Systèmes embarqués : exercices corrigés de SNT en seconde

Rappel du critère : un système embarqué est autonome et spécialisé dans une tâche précise, avec des ressources limitées ².

a) Le contrôleur du lave-linge exécute toujours la même mission : piloter les cycles. C'est un système embarqué.

b) L'ordinateur portable sert à des tâches très variées choisies par l'utilisateur. Ce n'est pas un système embarqué mais un système généraliste.

c) Le calculateur du moteur est dédié à une seule fonction et se trouve intégré au véhicule. C'est un système embarqué ; l'automobile fait partie des domaines cités pour ce type de système ³.

d) La tablette accepte toutes sortes d'applications : elle est généraliste. Pourtant, des composants embarqués existent à l'intérieur (gestion de la batterie, par exemple).

Rappel : on trouve des systèmes embarqués dans des secteurs très différents, par exemple les téléphones, les appareils ménagers, la médecine, les avions, les voitures ou les bornes automatiques ³.

1 → électroménager : le four est un appareil domestique.

2 → aéronautique : les commandes de vol relèvent de l'avion.

3 → équipements médicaux : le suivi du rythme cardiaque est une fonction médicale.

4 → bornes automatiques : le distributeur de titres est une borne.

5 → téléphonie mobile : la gestion des appels est propre au téléphone.

Données : capacité $C = 2000$ mAh ; consommation $I = 0{,}5$ mA.

Durée en heures : $t = \dfrac{C}{I} = \dfrac{2000}{0{,}5} = 4000$ h.

Conversion en jours : $\dfrac{4000}{24} \approx 166{,}67$ jours.

Vérification : cela fait un peu plus de cinq mois, un ordre de grandeur crédible pour un petit capteur.

Interprétation : sans prise de courant, la batterie est la seule réserve d'énergie. Une consommation plus faible allonge directement la durée de vie. C'est pourquoi ces systèmes sont conçus pour une consommation restreinte ².

Espace libre : $1024 - 640 = 384$ ko, soit $384 \times 1024 = 393\,216$ octets.

Mesures par jour : $6 \times 24 = 144$ mesures.

Données par jour : $144 \times 12 = 1728$ octets.

Nombre de jours : $\dfrac{393\,216}{1728} \approx 227{,}56$.

Jours complets : on garde la partie entière, soit $227$ jours. Au $228^e$ jour, la mémoire ne suffit plus pour une journée entière.

Temps total : $8 + 22 + 15 = 45$ ms.

Marge : $50 - 45 = 5$ ms.

Conclusion sur la contrainte : $45 < 50$, la limite est respectée.

Lien avec le cours : pour un système critique, « ne jamais faillir » signifie fournir des résultats justes et pertinents, et dans les délais attendus ². Une décision correcte mais arrivée trop tard ne protège personne.

Question 1 : la carte bancaire doit garder des données de l'utilisateur en mémoire. Le capteur, lui, récupère une mesure et la transmet aussitôt sur le réseau ³.

Question 2 : le capteur n'a pas forcément besoin de système de fichiers, contrairement à la carte, qui conserve des informations ³.

Question 3 : la carte n'a ni écran ni clavier. On passe par une machine intermédiaire, comme une borne ou un téléphone, qui sert d'interface ³.

Question 4 : ces systèmes sont la plupart du temps hors de portée humaine : personne ne peut les redémarrer ou les réparer facilement. Leur robustesse doit donc dépasser celle d'un système de bureau ³.

Tâche : mesurer le taux de glucose, et transmettre le résultat au téléphone. Elle est unique et prédéfinie, comme pour tout système embarqué ².

Contraintes physiques : encombrement réduit pour être porté en continu, et consommation restreinte pour tenir longtemps sur une petite batterie ².

Sûreté : une défaillance peut mettre une vie en danger. Le système est donc critique et ne doit pas faillir : résultats justes, pertinents, dans les délais ².

Interface : l'appareil est petit, et le téléphone joue le rôle de machine intermédiaire pour afficher les valeurs, comme pour les systèmes qui n'ont pas d'écran propre ³.

Compétences : le développement demande des connaissances à la fois en électronique et en informatique ².

Raison 1 : la mémoire. Un système embarqué a un espace mémoire compté, et son système d'exploitation doit respecter cette contrainte ³.

Raison 2 : la fiabilité. Un système embarqué est rarement accessible, donc son système doit être bien plus robuste que celui d'un ordinateur de bureau ³. L'interface écran-clavier-souris, conçue pour les PC, n'a souvent pas de sens ici ³.

Pourquoi pas un seul système pour tous : les domaines d'application et le parc d'appareils sont hétérogènes, et ces dispositifs ne gèrent pas toutes les variantes de systèmes existants ³.

Critère de choix : les contraintes de choix dépendent du domaine d'application, donc on part de l'usage final (thermostat domestique, avion, satellite...) pour fixer les exigences, puis on retient le système qui y répond ³.