BE 2025-2026
Bureau d'études en systèmes embarqués
Pour l'année académique 2025/2026, le module d'initiation aux systèmes embarqués est organisé sur le mode du projet. Chaque groupe doit réaliser la carte électronique d'un système embarqué.
Les élèves commencent par imaginer un système embarqué dans la limite des cartes électronique qu'ils peuvent concevoir, réaliser et programmé avec l'aide des encadrants.
Les élèves passent ensuite à la conception de la carte en s'appuyant fortement sur les cartes réalisées par leurs ainés :
- voir les réalisations des SE3 : [1] ;
- voir les réalisations des SE4 : [2] ;
- voir les réalisations des I2L : [3].
Les cartes sont ensuite envoyées à la fabrication à l'extérieur et une fois réceptionnées, les élèves doivent souder les composants.
Enfin la carte doit être programmée pour implanter les fonctions du système embarqué. Là aussi vous pourrez piocher dans les nombreux codes déjà produits par vos encadrants ou vos ainés.
La liste des compétences que vous développerez est assez large :
Fonctionnalités
Il vous est demandé d'imaginer un système embarqué. A priori nous vous imposons d'utiliser un micro-contrôleur AVR ATmega32u4. L'intérêt de ce micro-contrôleur est la facilité de téléchargement d'un code en utilisant une connexion USB.
Comme capteurs vous pouvez utiliser les dispositifs suivants :
- des boutons, bien entendu ;
- un microphone avec un étage d'amplification et l'utilisation du convertisseur analogique vers numérique du microcontrôleur ;
- des capteurs de lumière voire des systèmes complets comme un QRE1113 ;
- un détecteur d'obstacle courte portée comme un OPB733TR ;
- un détecteur d'obstacle type sonar HC-SR04 ...
Comme actionneurs vous pouvez utiliser les composants suivants :
- des LED, bien entendu, classiques ou RGB, gérées par des pilotes de LED si ces LED sont en nombre important ;
- un haut-parleur en utilisant un convertiseur numérique vers analogique et un étage d'amplification ;
- un écran LCD comportant un contrôleur HD44780 ou compatible ;
- des moteurs, via un contrôleur de moteur ou non suivant la puissance demandée ;
- des servo-moteurs ...
Vous pouvez aussi rendre votre système plus autonome en incluant une batterie et une puce de contrôle de charge de batterie.
Vous pouvez stocker des informations dans une mémoire flash de type AT45DB641E.
Enfin il est envisageable d'utiliser une communication radio via une puce NRF24L01.
Objectif
Comme le nombre d'heures du module est limité, les étudiants décrivent rapidement une variation de système embarqué (orienté périphérique USB) qu'ils souhaiteraient réaliser. Les étudiants débutent la conception de la carte sous KiCAD à partir des modèles des années passées. La conception (en particulier le routage) est terminé par l'encadrant. Les fonctionnalités des cartes décrites lors de la conception seront regroupées pour n'avoir à faire fabriquer qu'une ou deux cartes.
Les étudiants peuvent alors se concentrer sur la programmation du système embarqué :
- programmation des capteurs et actionneurs du système ;
- programmation de l'aspect USB du périphérique (avec la bibliothèque LUFA) ;
- et enfin, le cas échéant, programmation d'un pilote du système sous un système d'exploitation (en mode utilisateur avec la bibliothèque
libusb-1.0).
Etat des projets
Cette année, la promotion s'est répartie en 9 groupes. Il est trop compliqué et onéreux de réaliser 9 cartes différentes. Un effort a donc été effectué pour réunir les fonctionnalités souhaitées par les 9 groupes sur 3 cartes distinctes.
Le projet de terminal (clavier et écran) est très particulier car il nécessite un AVR série 7. Une carte a été dédiée à ce projet.
- schéma (projet KiCAD) : File:I2L-2025-Carte-AVR7.zip
Les fonctionnalités de 5 projets ont été réunies dans une deuxième carte dont la particularité est d'utiliser une batterie LiPo. Les fonctionnalités intégrées à cette carte sont :
- recharge de batterie LiPo et basculement manuel sur batterie ;
- haut-parleur avec étage d'amplification ;
- microphone avec étage d'amplification ;
- affichage sur écran LCD 2 lignes de 16 caractères ;
- des connecteurs pour utilisation d'un servo-moteur et d'un sonar ultra-son ;
- des connecteurs pour utilisation de 4 détecteurs de mouvement ou de trois détecteurs de lumière ou de 4 boutons.
- schéma (projet KiCAD) : File:I2L-2025-Carte-batterie.zip
Les fonctionnalités de 3 autres projets ont été réunies dans une dernière carte. Les fonctionnalités intégrées à cette carte sont :
- affichage sur un écran graphique OLED ;
- possibilité de connecter un lecteur NFC ;
- possibilité d'utiliser des circuits aléatoires ;
- possibilité d'utiliser un joystick et quelques touches.
- schéma (projet KiCAD) : File:I2L-2025-Carte-ecran.zip
Les cartes ont été conçues entre le 11 et le 19 septembre 2025. La fabrication a été demandée le 19 septembre à midi. Les échanges avec le fabricant ont duré jusqu'au 22 septembre. Les problèmes rencontrés concernaient le placement de composants et la mauvaise adéquation entre empreintes et composants. Les cartes ont été reçues le 30 septembre 2025. Deux jours à temps plein ont été encore nécessaires pour souder les composants non gérés par le fabricant.
Parlons de sous
Un calcul rapide de ce que les cartes électroniques ont coûté.
Les cartes
- $10 pour les cartes nues ;
- $313 pour les composants et pour braser ces composants.
Le port
- $50 de frais de ports ;
- 83 euros de frais de douane.
Les composants
Composants supplémentaires non payés au fabricant des cartes :
- écrans OLED (4 pièces) pour 24 euros ;
- écran LCD 4x20 (2 pièces) pour 18 euros ;
- lecteurs NFC (3 pièces) pour 18 euros;
- thermistances (20 pièces) pour 6,80 euros ;
- batteries LiPo (20 pièces) pour 100 euros ;
- connecteurs batterie (100 pièces) 10,80 euros ;
- connecteurs femelles 16 broches (10 pièces) pour 10,70 euros ;
- buzzers (10 pièces) 7 euros ;
- jack audio à souder (40 pièces) pour 11,6 euros ;
- microphones (20 pièces) pour 14 euros.
Certains composants ont été commandés en trop grande quantité mais cela compense les composants récupérés sur les projets précédents.
Heures technicien
- 3 jours complets pour la conception ;
- 2 jours complets pour la soudure.
Bilan
Un total de 623 euros :
- cartes $373 et 83 euros ;
- composants 220 euros
Rémunération : 1144 euros avant impôts :
- 44 euros net par heure ;
- 26 heures.
Donc sur les 26 heures seules 14 sont payées, sachant que 1hEqTD correspond à 4h de temps réel et que 35h ont déjà été passées sur les cartes, il reste 5h de présentiel à faire au 12 octobre 2025.
Réalisations des groupes
Toutes les cartes devraient comporter 4 LED et 4 boutons.
| Numéro de groupe | Etudiants | Titre du projet | Composants | Page |
|---|---|---|---|---|
| Groupe 1 | Nafaa METAHRI & OBEIN Thomas & DEVISME Valentin | Mini clavier (macros) | écran LCD & touches | Groupe 1 2025/2026 |
| Groupe 2 | Jules Bobeuf & Clément Mahieux | Guitar Tuner | écran LCD & microphone & batterie | Groupe 2 2025/2026 |
| Groupe 3 | Mayel MALEBE & Samuel Caron & Noa GUYOT | Sonar 180° | écran LCD & servo-moteur & sonar & batterie | Groupe 3 2025/2026 |
| Groupe 4 | Tom DARQUES & Paul MAILLARD | Vivre la lumière | servo-moteur & capteurs lumière & batterie | Groupe 4 2025/2026 |
| Groupe 5 | Hugo FOLLET & Valentin DECROIX | Vivre les Terminaux | AVR série 7 & écran LCD & batterie | Groupe 5 2025/2026 |
| Groupe 6 | Mouammar SOULE | Détection de mouvement et contrôle domotique | microphone & haut-parleur & détecteurs de mouvement & batterie | Groupe 6 2025/2026 |
| Groupe 8 | Adjy Désir & Lala Randrianalisoa | Access badge | Lecteur NFC | Groupe 8 2025/2026 |
| Groupe 9 | WALLERAND Rodolphe & LABIT Evan | Simon Says | Haut-parleur & batterie | Groupe 9 2025/2026 |
| Groupe 10 | AMELOOT Antoine, FLORES Pascal, VARLAMOFF Léopold | Clé de sécurité physique TRNG - BiniouKey | Circuits aléatoires & joystick & écran SSD | Groupe 10 2025/2026 |