Présentation

Les applications terminales des objets connectés sont très généralement alimentées par batteries/piles. La gestion fine de la consommation est alors un enjeu très important.
Le choix du système de gestion numérique doit tenir compte de cette contrainte. Les ordinateurs embarqués de type Raspberry Pi sont performants mais gourmands en énergie et ne peuvent garantir une longue autonomie, ils ne représentent pas une solution adaptée à l'internet des objets embarqués.
Les microcontrôleurs STM32 sont actuellement à la pointe de la technologie embarquée avec des consommations remarquables.

Objectifs de la série de TP

Acquérir les connaissances et savoir-faire nécessaires à la mise en oeuvre d’objets techniques simples supportant un microcontrôleur STM32 dans le cadre du référentiel du BTS Systèmes Numériques options Informatique/Réseaux et Électronique/Communications.

Description

Ce module est composé de 10 TD/TP de développement logiciel/matériel sur STM32 et d’un TP d’application d’Internet des objets (IOT) avec communications radio LORA et protocole LORAWAN.

Intentions pédagogiques

Le microcontrôleur STM32 peut servir de support pour les apprentissages des options IR et EC puisqu'il est à la frontière entre le monde analogique et le monde numérique. La possibilité d'implanter un système d'exploitation (MBED-OS) avec un noyau temps réel, des interfaces Ethernet, WIFI ou LORA le rend également particulièrement adapté aux enseignements informatiques.

Possédant à la fois des convertisseurs analogiques/numériques et numériques/analogiques (ADC-DAC), il peut servir de support de TP pour les enseignements autour du traitement numérique du signal (filtres, compressions, stockages etc...)

Les travaux pratiques se réalisent de manière très autonome. Après une présentation courte d’une dizaine de minutes par le professeur, l’étudiant peut-être mis en situation d’autonomie, le cours étant très imbriqué aux TP. Le professeur peut alors apporter une aide individualisée et efficace aux étudiants en difficulté.

Application dans l’Internet des Objets :

La formation se termine par une application mettant en oeuvre un STM32 dans l’Internet des objets (IOT).

• Un TP de découverte des technologies LoRa et LoRaWan.
• Un TP de création d’un chaîne d’acquisition électronique et informatique complète, du capteur à l’application graphique de contrôle en ligne :
  • Installation et configuration d’un node équipé d’un capteur de température et d’un STM32
  • Configuration du brocker « TTN »
  • Configuration d’une application finale « mydevice »

Liste des TP

1. Pem mbed, prise en main de l’outil de développement.
2. GPIO, la numérotation des broches, l’accès aux GPIO, exercices simples.
3. UART, communications asynchrones, mise au point d’un programme (debug)
4. ADC_DAC, conversion analogique/numérique et numérique/analogique (attention le STM32F411RE ne possède pas de DAC contrairement au STM32L073RZ )
5. Interruptions, mise en oeuvre des interruptions sur GPIO
6. TIMER, production et mesure de temps, interruptions périodiques
7. PWM, contrôle de valeur moyenne
8. SPI, commande d’un afficheur 7 segments
9. I2C, contrôle d’un afficheur LCD alphanumérique
10. RTOS, découverte du système d’exploitation temps réel MBED
11. TP de découverte LoRa/LoRaWan pour préparer le TP IOT
12. IOT, TP d’application d’un STM32 dans l’Internet des objets

Remarques :

Les travaux pratiques sont initialement destinés à des étudiants préparant le BTS Système Numérique options IR et EC. La formation est particulièrement adaptée à la préparation des étudiants à une activité de projet en autonomie.
La formation étant relativement généraliste, les professeurs enseignants en pré-bac STI2D ou en écoles d’ingénieurs pourront aisément adapter les TP aux potentiels de leurs élèves et aux objectifs de leurs référentiels.