Objectif

L’objectif de ce TP est de nous initier à la programmation de systèmes en temps réel sous Linux, en particulier avec la carte Jetson Nano. Ce travail pratique est conçu pour nous apprendre :

La manipulation du temps en programmation embarquée.
La programmation multitâche et parallèle avec les threads POSIX (pthread).
Les techniques de synchronisation dans un environnement embarqué.

Ce que l’on apprend

Ce projet nous permet d’acquérir des compétences essentielles en gestion du temps dans les systèmes embarqués, en particulier :

La maîtrise des structures struct timespec pour manipuler le temps avec précision (en microsecondes).
L’implémentation d’opérations telles que l’addition et la soustraction de temps.
La création et la gestion de threads pour organiser des tâches en parallèle.
L’utilisation des mutex pour garantir la synchronisation entre les threads.

Ces compétences sont fondamentales dans des applications critiques, comme la robotique ou l’IoT, où la précision temporelle est primordiale.

Ce qu'on doit faire

1. Implémentation des Fonctions Temps

Nous développons une bibliothèque contenant des fonctions pour :

Conversion : Convertir une structure timespec en microsecondes (timespec_to_micros).
Addition : Additionner deux structures timespec (timespec_add).
Soustraction : Soustraire une structure timespec d’une autre (timespec_sub).

Ces fonctions sont implémentées dans les fichiers suivants :

src/utimes.c
include/utimes.h

2. Création de Threads

À partir des fonctions développées, nous utilisons les threads pour :

Surveiller en temps réel la distance mesurée par un capteur ultra-son.
Déclencher des alertes visuelles via des LED en fonction des distances critiques.

3. Architecture du Système Temps Réel

Nous concevons une architecture fonctionnelle qui :

Décrit les threads nécessaires pour la gestion des capteurs et des LED.
Spécifie les communications et interactions entre les threads.

4. Tests et Validation

Tests de la bibliothèque

Les premières vérifications sont effectuées à l’aide de Unity, une bibliothèque de tests unitaires pour le langage C. Ces tests vérifient les fonctions de la bibliothèque utimes :

La conversion d’une structure timespec en microsecondes.
L’addition et la soustraction de deux structures timespec.

Tests réalisés pendant la séance de TP

Pendant la séance de TP, nous testons le fonctionnement de la bibliothèque et des threads en conditions réelles. Les tests incluent :

Génération d’un signal carré : Vérification que le signal généré correspond bien aux spécifications.
Synchronisation entre les threads trigger et echo : Test des interactions pour garantir une mesure précise de la distance.

Tests sur Raspberry Pi

Enfin, la bibliothèque et le système sont portés sur un Raspberry Pi. Tous les tests réalisés sur la Jetson Nano sont répétés, à une exception près : la bibliothèque utilisée pour gérer les GPIO est spécifique au Raspberry Pi. En dehors de ce détail, l’ensemble des tests reste identique.

Vidéo Démonstrative

Voici une vidéo illustrant le fonctionnement du projet :

Documentation

Pour plus de détails sur l'implémentation et l'utilisation des fonctions et threads, veuillez consulter la documentation complète.