Friedt Jean-Michel

Nous poursuivons l’étude des divers outils permettant de sonder l’état de la mémoire de microcontrôleurs et autres circuits logiques programmables. Nous allons constater que nombre de vendeurs de plateformes matérielles ne désirent pas laisser les utilisateurs explorer les entrailles des microcontrôleurs, mais que des outils génériques existent tout de même pour valider quelques fonctions des circuits intégrés programmables et les circuits imprimés qui les supportent. Finalement, nous allons aborder les systèmes asymétriques en exécutant (et en déverminant) simultanément FreeRTOS et GNU/Linux sur Raspberry Pi4, chacun s’étant approprié un ou des cœurs du processeur, et qui sont accessibles individuellement par JTAG et GDB.

Nous explorons les divers outils permettant de sonder l’état de la mémoire de microcontrôleurs au cours de l’exécution d’un programme pour en identifier les dysfonctionnements ou suivre le statut des variables ou registres internes à l’unité arithmétique et logique. Ces explorations se feront soit sur matériel, soit dans le domaine virtuel des émulateurs, avec ou sans la supervision d’un système d’exploitation.

Un signal différentiel est caractérisé par la propagation sur deux fils supposés proches, pour subir les mêmes perturbations électromagnétiques, de potentiels opposés pour propager une information, et ces potentiels ne sont pas référencés à une masse, mais l’un par rapport à l’autre. Un oscilloscope ne peut observer qu’un potentiel référencé à sa masse (puisque les normes interdisent « normalement » de déconnecter la masse de la terre pour la rendre flottante), et même si la solution de soustraire la mesure de deux voies pour analyser le signal différentiel est désormais disponible sur oscilloscopes numériques, d’énormes oscillations du secteur à 50 Hz polluent la mesure différentielle. Nous proposons un circuit dédié, à faible coût et facile à assembler, pour convertir le signal différentiel en signal référencé.

Nous déployons notre propre serveur NTRIP fournissant les informations de référence pour le positionnement centimétrique par trilatération de signaux de navigation par satellite, avant de nous interroger sur la définition de l’altitude et en particulier de « au-dessus du niveau moyen de la mer ».

Depuis que Tomoji Takasu, auteur de RTKLib, a publié à https://github.com/tomojitakasu/PocketSDR son récepteur de radio logicielle dédié aux constellations de navigation par satellite, nous rêvions d’en obtenir une copie. Indisponible commercialement, nous avons donc décidé d’en produire une déclinaison nous-mêmes, en respectant les préceptes de n’utiliser que des outils libres. Nous profiterons de cette nouvelle plateforme de travail pour étudier quelques aspects d’exploitation des signaux de navigation par satellite, de la détection de leurrage à l’asservissement d’un oscillateur à quartz sur la référence de temps produite par les horloges atomiques à bord des satellites, et ce, en tirant parti des connaissances acquises sur la programmation des interfaces USB, et des communications entre logiciels de PocketSDR, GNU Radio et gnss-sdr.

Alors que l’USB est souvent abordé comme un bus émulant un port série, tirer pleinement profit de sa bande passante nécessite d’exploiter les interfaces disponibles les plus appropriées, en particulier Human Interface Device (HID) et transferts en volume (Bulk). Nous proposons d’appréhender le bus USB exposé par le noyau Linux en vue d’en tirer le maximum du débit disponible, et appliquer cette connaissance en réalisant un récepteur de radio logicielle dédié à la réception des signaux de navigation par satellite (GNSS) en bande L (1–2 GHz) grâce au MAX2771. Nous démontrons le bon fonctionnement du circuit avec l’acquisition et le traitement de signaux issus de diverses constellations, de GNSS en orbite intermédiaire MEO et Iridium en orbite basse LEO, observés avec une bande passante pouvant aller jusqu’à 44 MHz.

Quelques retours sur la conférence européenne dédiée au logiciel libre de traitement de signaux radiofréquences échantillonnés en temps discret GNU Radio, et le développement de blocs Python dédiés au traitement du signal en flux tendu.

L’algèbre linéaire est habituellement introduite comme un formalisme abstrait d’opérations matricielles. Nous proposons quelques applications concrètes de cette algèbre dans le cas du traitement de signaux radiofréquences, ainsi que des mises en œuvre sur processeur généraliste (CPU) et graphique (GPU) en vue de passer d’un post-traitement de signaux enregistrés à un traitement en temps réel. Nous survolerons ainsi quelques fonctions des principales bibliothèques de calcul linéaire pour proposer des implémentations de corrélation ou d’optimisation aux moindres carrés.

Été 2024... Exactement 30 ans après la première installation de GNU/Linux sur un 80486 cadencé à 100 MHz, 80 disquettes copiées depuis un CD (distribution Slackware) dont je ne possédais pas le lecteur, avec évidemment la 79e disquette défectueuse pour achever l’installation de X11 (alias XFree86, avant sa reprise en X.Org en 1999). Peu importe, l’interface graphique ne sert à rien d’autre que consommer des ressources inutilement [1]. J’ai oublié la version du noyau (kernel), l’historique indique 1.1, mais je ne développais pas à ce niveau à cette époque. J’ai eu la chance de transiter de MS-DOS à GNU/Linux sans passer par l’étape MS Windows, l’École Normale Supérieure de Lyon à laquelle j’accède en septembre 1994 étant exclusivement munie de stations Sun Microsystems sous Solaris.