Architecture des Processeurs pour l’Embarqué
Section outline
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Semestre : 2
Unité d’enseignement : UEF 1.2.1
Matière 1 : Architecture des Processeurs pour l’Embarqué
VHS : 67h30 (Cours : 3h00, TD : 1h30)
Crédits : 6
Coefficient : 3
Mode d’évaluation:
Examen : 60%, Contrôle Continue : 40%
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Responsable de la matière
Dr. Baouche Fatima Zohra
f.baouche@univ-dbkm.dz
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Objectifs de l’enseignement :
Cette matière a pour objectif de permettre aux étudiants d’acquérir, dans un temps relativement court, les connaissances essentielles pour exploiter l’architecture des processeurs ARM, largement utilisée dans les systèmes embarqués modernes. Elle vise à présenter les principes fondamentaux de fonctionnement de ces processeurs ainsi que leur mise en œuvre pratique dans un environnement de développement dédié aux microcontrôleurs STM32.
Une première partie du cours est consacrée à la prise en main de la plate-forme STM32. Elle porte sur la configuration de l’environnement de développement, l’initiation aux outils de programmation, ainsi que l’exploitation des ressources matérielles de base du microcontrôleur. Cette étape est indispensable pour comprendre la relation entre le code logiciel, les périphériques intégrés et le matériel réel.
Une deuxième partie introduit les bases de la programmation embarquée à travers l’utilisation de la couche d’abstraction matérielle HAL, fournie par STMicroelectronics. L’étude de cette bibliothèque permet aux étudiants de comprendre comment simplifier l’accès aux périphériques tout en conservant une bonne maîtrise du fonctionnement interne du microcontrôleur. Les notions abordées concernent notamment la configuration des entrées/sorties, les interruptions, les communications série et les périphériques temporels.
Enfin, une partie plus avancée du cours aborde des notions complémentaires et plus complexes, telles que l’utilisation d’un système d’exploitation temps réel, l’intégration de solutions de communication pour l’Internet des objets, ainsi que l’exploitation de l’interface USB dans des applications embarquées. Cette ouverture permet de relier les connaissances fondamentales à des domaines applicatifs actuels, où les systèmes embarqués occupent une place essentielle.
L’application des connaissances acquises dans cette matière se fait dans le cadre de l’unité d’enseignement UEM1.2 : TP Architecture de microprocesseurs pour l’Embarqué, qui permet de mettre en pratique les notions théoriques à travers des travaux dirigés et des travaux pratiques sur carte STM32.
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- Systèmes à microprocesseurs, Systèmes à microcontrôleurs,
- Programmation en C/C++ embarqué,
- Electronique numérique : FPGA & programmation VHDL.
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Chapitre 1. Introduction aux processeurs ARM-Cortex (4 semaines)
- Les différents types de processeur ARM-Cortex
- Architecture des processeurs ARM Cortex
- Les registres
- La mémoire
- Le pipeline
- Les interruptions et les exceptions
- Le jeu d’instructions
- Les performances
- Introduction aux familles STM32.
- L’environnement de développement SM32CubeIDE.
- Aperçu sur la carte de développement Nucléo.
Chapitre 2. Exploitation des processeurs ARM-Cortex (8 semaines)
- Configuration des ports d’entrées/sorties
- Gestion des interruptions
- Communication UART
- Gestion de la DMA
- Gestion de l’horloge
- Utilisation des Timers
- Conversion analogique numérique
- Conversion numérique analogique
- Communication I²C
- Communication SPI
- Calcul des CRC (Cyclic Redundancy Check)
- Utilisation du Watchdog Timer
- L’horloge temps réel
Chapitre 3. Applications avancées des processeurs ARM-Cortex (3 semaines)
- FreeRTOS
- Développement IoT
- Développement USB