Chapitre 1 : Systèmes embarqués et IoT¶
Programme officiel (B.O.)¶
B.O. spécial n° 1 du 22 janvier 2019 - SNT Seconde
| Contenus | Capacités attendues |
|---|---|
| Systèmes informatiques embarqués | Identifier des systèmes embarqués dans des objets du quotidien. Comprendre le principe de fonctionnement d'un système embarqué. |
| Interface homme-machine (IHM) | Décrire les interactions entre l'utilisateur et un objet connecté via une IHM. Réaliser une IHM simple d'un objet connecté. |
| Capteurs, actionneurs, microcontrôleurs | Identifier les composants d'un système embarqué (capteurs, actionneurs, microcontrôleur). Écrire des programmes simples d'acquisition de données ou de commande d'un actionneur. |
| Internet des objets (IoT) | Connaître les enjeux de l'IoT en termes de données personnelles et de sécurité. |
1. Les systèmes embarqués¶
1.1. Définition¶
Un système embarqué est un système électronique et informatique autonome, spécialisé dans une tâche bien précise. Contrairement à un ordinateur généraliste, il est conçu pour remplir une fonction spécifique, souvent en temps réel.
Un système embarqué comprend généralement :
- Un microcontrôleur (ou microprocesseur) qui exécute le programme.
- De la mémoire pour stocker le programme et les données.
- Des capteurs pour recueillir des informations de l'environnement.
- Des actionneurs pour agir sur l'environnement.
- Une interface de communication (Bluetooth, Wi-Fi, câble...).
1.2. Exemples dans le quotidien¶
Les systèmes embarqués sont partout autour de nous :
| Domaine | Exemples |
|---|---|
| Transport | ABS et ESP dans les voitures, pilote automatique d'avion, métro sans conducteur |
| Maison | Machine à laver programmable, thermostat connecté, box Internet |
| Santé | Pacemaker, pompe à insuline, tensiomètre connecté |
| Communication | Smartphone, tablette, montre connectée |
| Loisirs | Console de jeux, drone, enceinte connectée |
| Industrie | Robots industriels, chaînes de montage automatisées |
Saviez-vous ?
Une voiture moderne contient plusieurs dizaines de systèmes embarqués : gestion du moteur, freinage ABS, airbags, GPS, régulateur de vitesse, aide au stationnement, système multimédia...
2. Les objets connectés et l'Internet des Objets (IoT)¶
2.1. Qu'est-ce qu'un objet connecté ?¶
Un objet connecté est un objet du quotidien (montre, bracelet, balance, lampe, thermostat...) équipé de capteurs et capable de communiquer de façon autonome avec d'autres objets ou avec Internet.
La différence avec un simple système embarqué est la connectivité : l'objet connecté peut envoyer et recevoir des données via un réseau.
2.2. L'Internet des Objets (IoT)¶
L'Internet des Objets (Internet of Things, IoT) désigne le concept d'étendre le réseau Internet au monde physique en y connectant des objets du quotidien. Ces objets collectent des informations sur leur environnement et les transmettent via les réseaux.
Le nombre d'objets connectés a explosé ces dernières années :
| Année | Nombre estimé d'objets connectés |
|---|---|
| 2010 | 4 milliards |
| 2016 | 15 milliards |
| 2020 | 50 milliards (estimation) |
2.3. Classification des objets numériques¶
Tous les objets électroniques ne sont pas des objets connectés. On peut distinguer trois grandes catégories :
Ce sont des appareils qui ne fonctionnent qu'en étant reliés à un ordinateur. Ils n'ont pas d'autonomie propre.
Exemples : clavier, souris, imprimante, scanner, webcam USB.
Ce sont des appareils autonomes dotés d'un écran et d'une connexion réseau. L'utilisateur interagit directement avec eux.
Exemples : smartphone, tablette, montre connectée, console de jeux en ligne.
Ce sont des objets qui fonctionnent de manière largement autonome, souvent sans intervention humaine directe. Ils se caractérisent par quatre éléments :
- Un capteur qui mesure l'environnement
- Un traitement local des données
- Une communication réseau (Wi-Fi, Bluetooth, LoRa...)
- Une action en réponse aux données collectées
Exemples : capteur de température connecté, ampoule connectée, thermostat intelligent, détecteur de fumée connecté.
Comment reconnaître un objet IoT ?
Un objet IoT se distingue par sa capacité à collecter, traiter et transmettre des données de manière autonome, souvent sans qu'un humain ait besoin d'intervenir. Une ampoule connectée qui s'allume automatiquement quand la luminosité baisse est un objet IoT. Un clavier USB, même très perfectionné, reste un simple périphérique.
2.4. Fonctionnement d'un objet connecté¶
Le fonctionnement d'un objet connecté suit un cycle en quatre étapes :
- Les capteurs mesurent des grandeurs physiques (température, luminosité, mouvement, humidité...).
- Le microcontrôleur traite les données captées et peut déclencher des actions.
- Les données sont transmises au Cloud via une connexion sans fil pour être stockées et analysées.
- L'utilisateur consulte et contrôle l'objet via une interface homme-machine (application, écran...).
Le microcontrôleur peut aussi commander des actionneurs (LED, moteur, buzzer...) en fonction des données reçues.