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Stage intra entreprise

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Présentation

Les systèmes embarqués se caractérisent par une étroite cohabitation entre matériel et logiciel. Ils spécifient de nombreuses propriétés non fonctionnelles liées à la consommation d’énergie, au coût, à la portabilité, au temps réel, à la sûreté de fonctionnement et l'interopérabilité. Ces particularités ont des répercussions sur les méthodes, les niveaux et les langages de spécification, les architectures matérielles/logicielles, les méthodologies de conception et les méthodes de validation.

 

La formation aborde une série de cours illustrés par des travaux pratiques sur le développement matériel/logiciel impliqué, après une introduction générale sur les systèmes embarqués et les méthodologies de conception et d'intégration. Le développement matériel concerne l'analyse des architectures typiques d'un système embarqué, la mise en œuvre de processeurs embarqués, de mémoires, de périphériques, de coprocesseurs de traitement dédié et de bus de communication. Ces concepts sont illustrés à travers le nouveau système sur puce (Zynq-7000 All Programmable SoC) proposé par Xilinx et qui intègre un processeur ARM Dual Core Cortex-A9. Le développement logiciel concerne l'organisation du code logiciel applicatif, les pilotes d'entrée/sortie, les systèmes d'exploitation embarqués avec application sur un noyau Linux embarqué, l'ordonnancement, la communication et la synchronisation des tâches.

Objectifs

  • Expliquer les concepts relatifs au développement des systèmes embarqués.
  • Décrire l'interaction et la communication entre logiciel et matériel dans les systèmes embarqués.
  • Programme

    Introduction sur les systèmes embarqués

    • Définitions, particularités, méthodologies de conception et domaines d'applications

    Couches matérielles et ARM Cortex-A9

    • Processeurs embarqués (modèle d'architecture d'un processeur à jeu d'instruction, différentes familles, architecture ARM, techniques d'optimisation avancées, etc.)
    • Mémoires et périphériques standards
    • Co-processeurs de traitement dédié et bus de communications

    Travaux pratiques

    • Prise en main de l'environnement de développement de systèmes embarqués, mise en place d'un système simple autour du cœur ARM Cortex-A9
    • Intégration de périphériques standards, par exemple GPIO pour LED/Switch, Timer, UART, Debug, interruptions
    • Intégration de co-processeurs dédiés spécifiés en VHDL

     

    Couches logicielles et Linux embarqué

    • Représentation d'exécutable et démarrage
    • Noyaux, structure générale d'un OS pour l'embarqué et services requis, illustration à travers du Linux embarqué, organisation du code applicatif, gestion des périphériques
    • Gestion de tâches, création de tâches (pthread, etc.), communication et synchronisation entre tâches (par exemple sémaphore, mutex, FIFOs)

    Travaux pratiques

    • Flot de compilation de la chaîne de démarrage pour le cœur ARM Cortex-A9
    • Compilation d'un noyau Linux embarqué pour le cœur ARM, écriture d'un code simple avec une seule tâche
    • Création de périphériques pour Linux embarqué
  • Modalités pédagogiques

    L'environnement de développement est basé sur le nouveau système sur puce de dernière génération proposé par Xilinx : Zynq-7000 All Programmable SoC, qui intègre un processeur ARM Dual Core Cortex-A9 et une structure reconfigurable (FPGA) de la famille Artix-7.

     

    Les travaux pratiques utilisent la suite de développement Xilinx Embedded Development Kit et la carte ZedBoard (http://www.zedboard.org). Cet environnement permet d'unifier le développement du matériel et du logiciel et le prototypage rapide sur carte.

  • Public cible et prérequis

    Ingénieurs et techniciens qui souhaitent étendre leurs connaissances ou découvrir l'interaction entre matériel et logiciel ainsi que les nouvelles techniques de conception des systèmes embarqués.


    Des connaissances de base en langage C et en architecture des ordinateurs sont nécessaires.

  • Responsables

    • Amer BAGHDADI

      Professeur au département "Electronique" d'IMT Atlantique, il est spécialiste en conception d’architectures matérielles pour les systèmes embarqués, en électronique numérique et en méthodologies et langages dédiés à la conception de systèmes sur puce.

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