Les systèmes embarqués sont omniprésents dans votre vie quotidienne. Ils sont intégrés dans une multitude de dispositifs et de systèmes électroniques, allant de vos appareils ménagers à votre auto, en passant par vos systèmes de communication. Ils sont essentiels dans divers produits et industries, et améliorent le confort et la qualité de vie de tous.
Avec l’essor de l’Internet des objets (IoT), ces systèmes ont évolué pour inclure des capacités de connectivité et de traitement des données toujours plus avancées. Ils transforment des objets ordinaires en dispositifs intelligents et interconnectés, capables de communiquer et de prendre des décisions en temps réel. Et selon les prévisions, ce n’est pas près de s’arrêter car le marché des systèmes embarqués devrait continuer de croître ces prochaines années.
Dans cette Actualité Techno, nos experts en développement de systèmes embarqués vous partagent leurs technologies préférées pour créer les objets intelligents du quotidien et relever certains enjeux techniques. Découvrez comment ces solutions peuvent servir vos projets et vous aider à répondre aux besoins croissants d’un monde toujours plus connecté.
Les langages de programmation clés
Le développement de systèmes embarqués repose souvent sur des langages de programmation bas niveau comme C et C++. Ces langages sont préférés pour leur performance et leur capacité à offrir un contrôle précis du matériel, permettant aux développeurs de tirer le meilleur parti des ressources limitées des systèmes embarqués. Chez Uzinakod, nous comptons plusieurs experts possédant une expertise avérée en optimisation et en assembleur, ce qui est idéal pour des tâches très spécifiques telles que l’optimisation ou les bootloaders.
Aujourd’hui, la définition des systèmes embarqués s’est élargie à l’Internet des objets (IoT), et inclue également de l’architecture avancée et des solutions plus complexes comme les agrégateurs de données ou le Edge Computing. Dans ce contexte, nos équipes privilégient les langages de programmation Python et C# puisqu’ils offrent plus de flexibilité pour le pré-traitement des données avant de les envoyer vers le cloud. Le langage de programmation Python est réputé pour sa simplicité et sa vaste bibliothèque de modules, tandis que C# est apprécié pour son intégration transparente avec les plateformes Microsoft, ce qui est souvent avantageux pour développer des applications IoT robustes et évolutives.
Les meilleures options de microcontrôleurs et processeurs en IoT
Les microcontrôleurs jouent un rôle central dans les systèmes embarqués modernes. Voici quelques exemples de microcontrôleurs populaires:
- ARM Cortex-M: Ce sont des microcontrôleurs puissants et peu énergivores, adaptés à une grande variété d’applications IoT.
- PIC de Microchip: Robustes et économiques, ils sont souvent utilisés dans des applications industrielles et grand public.
- AVR d’Atmel: Faciles à programmer et abordables, ils sont généralement populaires pour les projets d’apprentissage.
Globalement, ces microcontrôleurs sont appréciés pour leur performance, leur faible consommation d’énergie et leur capacité à gérer des tâches en temps réel. Nos équipes utilisent une large gamme de microcontrôleurs, mais travaillent essentiellement avec Azure Sphere de Microsoft (basé sur ARM), les ESP32 et ESP8266 d’Espressif et toute la famille STM32 de ST Microelectronics.
Les microcontrôleurs de familles différentes offrent chacune leur lot d’avantages et d’inconvénients. Grâce à notre expertise approfondie de toutes ces plateformes, nous sommes en mesure d’optimiser les performances et de contourner les limitations inhérentes à chaque type de microcontrôleur.
Pour les technologies d’agrégation et de Edge Computing, nous utilisons plutôt des processeurs plus traditionnels comme Intel et AMD. Ces processeurs, couramment employés dans les systèmes embarqués professionnels, sont parfaits pour les tâches exigeantes qui nécessitent une puissance de calcul significative et une gestion efficace des données.
En bref, le choix final du microcontrôleur ou du processeur pour votre application IoT dépend des besoins et des contraintes spécifiques à vos systèmes informatiques. Nos experts vont considérer les facteurs suivants: la performance, la consommation d’énergie, la connectivité, le coût et la sécurité, et choisiront ensuite celui qui garantira le succès de votre projet.
Les systèmes d’exploitation pour vos projets embarqués
Les systèmes d’exploitation en temps réel (RTOS) jouent un rôle crucial dans la gestion des ressources et des tâches dans les systèmes embarqués. Notre équipe maîtrise parfaitement les différentes variantes populaires comme Eclipse ThreadX, FreeRTOS et quelques autres.
À nouveau, la sélection du meilleur système d’exploitation en temps réel dépend fortement de l’application. Par exemple, dans un contexte de certification médicale ou industriel, il faudra veiller à sélectionner une plateforme conforme aux normes et certifications requises. Les RTOS utilisés dans ces environnements doivent offrir des garanties de fiabilité, de sécurité et de performance, souvent validées par des certifications strictes telles que la norme ISO 13485 pour les dispositifs médicaux ou les certifications IEC 61508 pour les systèmes industriels.
Les outils essentiels pour le développement Embarqué
Il est souvent dit que les développeurs hardware préfèrent le VIM* et Git plutôt que des environnements de développement intégré (IDE) sophistiqués… Puis Visual Studio Code a fait son entrée et a changé la donne. VSCode propose une multitude d’extensions adaptées aux différentes familles de microcontrôleurs, rendant ainsi le développement embarqué beaucoup plus accessible et efficace. Vous pouvez toutes les retrouver ici.
L’embarqué a longtemps (et malheureusement) échappé à l’utilisation de tests unitaires et d’intégration. Heureusement, les temps ont changé et les pratiques ont évolué dans le bon sens pour répondre aux exigences actuelles qui sont plus modernes! Nos équipes utilisent désormais des techniques de programmation avancées qui leur permettent d’écrire des tests basés sur des exigences solides, même pour le code déployé sur des microcontrôleurs. Par exemple, l’utilisation du framework CUnity de Throw the Switch, a permis l’intégration du TDD (Test Driven Development) dans nos projets de systèmes embarqués, garantissant ainsi une meilleure fiabilité!
Voici une liste d’outils incontournables pour le développement embarqué:
- Outil d’analyse logique: Saleae Logic Pro (Saleae Logic Analyzers)
Les analyseurs logiques Saleae Logic Pro sont essentiels pour diagnostiquer et résoudre les problèmes de communication et de synchronisation dans les systèmes embarqués. - Outil universel d’interface avec les microcontrôleurs: J-Link (Segger)
Le J-Link de Segger est un outil de débogage puissant et compatible avec une vaste gamme de microcontrôleurs. Il permet une programmation et un débogage rapide et efficace. - Autres équipements de laboratoire de pointe
Tous nos développeurs ont accès à des outils de pointe au bureau comme des oscilloscopes, analyseurs en tous types, des générateurs de signaux, des sources DC contrôlables, et plus. Ces équipements sont essentiels pour le développement, le test et la validation des performances des systèmes embarqués.
Vous l’aurez compris, le développement embarqué moderne ne se limite plus aux éditeurs de texte et aux approches traditionnelles. En adoptant dès aujourd’hui ces outils de développement, vous choisissez d’accélérer le développement de vos projets, d’améliorer la qualité de votre code et de réduire vos coûts de maintenance.
Les enjeux de la connectivité pour les systèmes embarqués
La connectivité est devenue un aspect crucial pour les systèmes embarqués, facilitant des interactions rapides et efficaces entre les dispositifs et ouvrant la voie à de nouvelles innovations. Voici quelques aspects clés de cette connectivité:
La connectivité sans fil au service des systèmes embarqués
La connectivité est devenue un aspect fondamental des systèmes embarqués modernes, permettant une communication rapide entre les dispositifs. Les technologies sans fil, telles que le Wi-Fi, le Bluetooth, Zigbee, LoRA, LTE et la 5G, ont révolutionné la façon dont ces systèmes fonctionnent et interagissent.
Ces technologies permettent non seulement une communication plus rapide et plus efficace entre les systèmes, mais ont également ouvert la voie à une plus grande mobilité et flexibilité. Par exemple, le Bluetooth et le Wi-Fi sont couramment utilisés pour une communication à courte portée, tandis que le LTE et la 5G permettent une connectivité à longue distance et à haut débit.
L’impact de l’Internet des objets (IoT) sur les systèmes embarqués
L’arrivée de l’Internet des objets (IoT) a marqué une étape importante dans l’évolution des systèmes embarqués. Grâce à l’IoT, les systèmes embarqués peuvent désormais être connectés à d’autres systèmes et au cloud, facilitant ainsi la collecte, l’analyse et le partage de données en temps réel. Cette connectivité a conduit à une amélioration significative de l’efficacité et de la performance des systèmes embarqués.
Grâce à l’IoT, les systèmes embarqués peuvent échanger des informations en continu, permettant une surveillance et un contrôle optimisés. Dans le domaine de l’automatisation industrielle par exemple, l’Internet des Objets permet aux machines et aux systèmes de communiquer entre eux afin d’optimiser les processus, réduire les temps d’arrêt et prévenir les pannes potentielles grâce à la maintenance prédictive.
Dans le domaine agricole, les capteurs IoT embarqués sont capables de surveiller les conditions environnementales, aidant les agriculteurs à prendre des décisions éclairées pour améliorer les rendements des cultures. C’est ce qu’on appelle l’agriculture intelligente. Cette connectivité étendue et cette capacité de traitement des données en temps réel ouvrent de nouvelles possibilités pour les systèmes embarqués, permettant une innovation rapide.
L’importance de choisir de bons partenaires pour le développement embarqué
Le développement de produits embarqués exige souvent des connaissances de pointe dans des domaines assez nichés: fusion de données, analyse stochastique, motorisation, capteurs avancés tels que les IMU, toutes les technologies de connectivité, etc.
Bien que nos équipes soient hautement qualifiées dans leur domaine, nous collaborons parfois avec des partenaires de confiance tels que Brioconcept. Ces partenariats nous permettent d’accélérer le développement de vos projets, de diminuer les coûts et les risques. L’objectif de travailler avec d’autres experts est de rassembler les spécialistes nécessaires pour bien répondre correctement aux exigences de nos clients, et ce, de façon complètement intégrée et transparente. Cette approche nous permet de proposer des solutions de pointe, optimisées pour la performance et la fiabilité, tout en respectant les délais et les budgets de nos clients.
Le domaine des systèmes embarqués évolue rapidement et les tendances actuelles – comme l’IA embarquée, la connectivité (IoT), la sécurité, les mises à jour automatiques – façonnent l’avenir des technologies de systèmes embarqués, ouvrant la voie à des innovation à toujours plus d’innovations.
Choisir la bonne technologie pour travailler avec les systèmes embarqués est crucial pour le succès de tout projet. Que ce soit le langage de programmation, le microcontrôleur, le système d’exploitation, les outils de développement, les protocoles de communication ou la connectivité, chaque aspect a son importance et doit être soigneusement considéré.
Notre équipe d’experts est prête à mettre à profit ces technologies pour répondre à vos besoins spécifiques. Contactez-les dès maintenant, ils vous en feront la démonstration!
* Marc Antoine, l’un de nos développeurs des systèmes embarqués, préfère VIM et les invites de commande et est toujours prêt à nous impressionner avec ses outils préférés sous Linux – peut-être un bon sujet pour un prochain article de blogue? 😅
