Examen SoC & Technologies d'Interfaçage

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Examen Session Principale : Système Sur Puce (Soc) & Technologies D'interfaçage
N°Place assise :……………………….
Groupe………………….
N° Salle…………………
Nom& Prénom :……………………………………………………… ………Série :…………………….
 Les réponses doivent porter sur cette feuille, cette copie (1,2/7) doit être rendue, même blanche.
 Exercice N°1 : Question de cours (10pts)
1. Qu'est-ce que le protocole SPI et comment fonctionne-t-il ?
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2. Qu'est-ce que le protocole I2C et comment fonctionne-t-il ?
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3. Qu'est-ce que le protocole UART et comment fonctionne-t-il ?
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4. Quel est le nombre de fils utilisé par le protocole SPI pouvez-vous les citer ?
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5. Quel est le nombre de fils utilisé par le protocole I2C et pouvez-vous les citer ?
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6. Quel est le nombre de fils utilisé par le protocole UART et pouvez-vous les citer ?
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République Tunisienne
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Institut Supérieur de Mathématiques Appliquées et d'Informatique de Kairouan
Enseignant Responsable :
Shili Mohamed
Groupe : 2ème ISI Date : 19/05/2023 Durée : 1h30mn
Documents : Non Autorisés Nombre de pages : 7 pages
Calculatrice Autorisé
Note
………….
/20
Signatures surveillants :
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Ne rien écrire ici
7. Compléter le tableau de comparaison des protocoles SPI, I2C et UART suivants.
8. Compléter le schéma ci-dessous en ajoutant les noms des fils correspondants à chaque ligne de communication ?
Dans ce schéma, les flèches représentent
le flux de données entre les différents
périphériques et le microcontrôleur. Le
microcontrôleur peut communiquer
avec plusieurs périphériques en même
temps en utilisant différents protocoles
de communication tels que SPI, I2C et
UART. Chaque protocole a ses propres
lignes de communication et méthodes
de transfert de données.
Caractéristiques
SPI
I2C
UART
Type de communication
Série
………..
……………….
Topologie de bus
………………..
Multi-maîtres
Point-à-point ou
…………………
Protocole synchrone/asynchrone
………………
……………..
………………..
Mode de transfert de données
…………………….
……………………
……………………
……..
Exemples de périphériques
………………
………………….
GPS, …………

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 Problème N°1 :(10 pts)
Vous êtes technicien chez une entreprise spécialisée dans les solutions de domotique pour les maisons intelligentes.
Votre entreprise souhaite développer un nouveau système de contrôle de température à distance via un téléphone
mobile, pour permettre à ses clients de régler la température de leur maison à distance, tout en réduisant leur
consommation d'énergie et en améliorant leur confort. En tant que membre de l'équipe de développement, vous êtes
chargé de concevoir et de mettre en place ce système en utilisant un système sur puce (SoC).Le système doit être
équipé d'un convertisseur analogique-numérique (CAN) pour mesurer la température de la pièce. Le système
doit également être équipé d'un convertisseur numérique-analogique (CNA) pour ajuster la température en
envoyant des signaux de commande à un appareil de chauffage ou de refroidissement. Le système doit également
disposer d'un modem GSM pour envoyer et recevoir des messages texte à partir d'un téléphone mobile, voir
Figure N°1.
Le système sur puce (SoC) que vous allez concevoir pour le contrôle de température à distance via un téléphone
mobile devra être équipé d'un convertisseur analogique-numérique (CAN) avec une résolution de 12 bits et une
tension de référence de 3,3 V pour mesurer la température de la pièce avec une précision suffisante. De plus, le
système devra être équipé d'un convertisseur numérique-analogique (CNA) avec une résolution de 10 bits et une
tension de sortie de 0-3,3 V pour ajuster la température en envoyant des signaux de commande à un appareil de
chauffage ou de refroidissement.
L'excursion E pour un convertisseur analogique-numérique (CAN) correspond à la plage de tension qui peut être
mesurée avec la résolution donnée.
Pour le système de contrôle de température à distance via un téléphone mobile, il est possible d'utiliser différents
protocoles de communication pour la transmission des données. Trois protocoles couramment utilisés pour les
systèmes embarqués sont : SPI, I2C et UART. Le protocole UART est utilisé pour la communication avec le modem
GSM, le protocole SPI est utilisé pour la communication avec le CNA, et le protocole I2C est utilisé pour la
communication avec le CAN.
République Tunisienne
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Institut Supérieur de Mathématiques Appliquées et d'Informatique de Kairouan
Enseignant Responsable :
Shili Mohamed
Groupe : 2ème ISI Date : 19/05/2023 Durée : 1h30mn
Documents : Non Autorisés Nombre de pages : 7 pages
Calculatrice Autorisé
NB : Le candidat choisit un problème parmi les deux problèmes suivants

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Vous devez transmettre la valeur hexadécimale 0x1B4C du dispositif maître au dispositif esclave en utilisant le SPI.
Le dispositif maître SPI envoie des commandes de lecture au CAN pour récupérer la valeur numérique de la
température. Le format de données de l'interface SPI est de 16 bits, avec le bit de donnée le moins significatif (LSB)
transmis en premier.
Figure n°1 : Contrôle et surveillance de la température par SMS avec la domotique GSM.
Travail demandée
Q1 : Quels sont les composants matériels et logiciels que vous utiliseriez pour concevoir ce système ?
Q2 : Le quantum (en mv) pour un convertisseur analogique-numérique (CAN) est déterminée par la
résolution et la plage dynamique de la tension d'entrée. Calculer le quantum q pour le CAN et CNA.
Q3 : Calculer l'excursion E pour le CAN, Calculer l'excursion E pour le CNA.
Q4 : Pouvez-vous décrire le symbole normé des convertisseurs analogique-numérique (CAN) et
numérique-analogique (CNA) utilisés dans le système de contrôle de température à distance ?
Q5 : Comment le protocole de communication SPI est-il utilisé pour récupérer la valeur numérique de la
température ?, Comment le protocole I2C est-il utilisé pour communiquer avec le CAN pour mesurer la
température de la pièce ?
Q6 : Dans ce schéma, l'appareil émetteur envoie des données sur la broche TXD qui sont reçues par

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l'appareil récepteur sur la broche RXD. Les deux appareils doivent également être connectés à une
référence de tension commune, qui est la broche GND dans ce cas ? Compléter le schéma suivant :
Q7 : Quelle sera la valeur binaire transmise sur la ligne MOSI pour cette transmission (résultat en LSB) ?
 Problème N°2 :(12 pts)
Vous travaillez pour une entreprise de robotique qui souhaite développer un nouveau robot autonome pour la
livraison de colis. Le robot doit être capable de se déplacer de manière autonome dans différents types
d'environnements, de collecter et d'analyser des données sur son environnement et de communiquer ces
informations à un système central pour une planification optimale de la livraison. En tant que membre de
l'équipe de développement, vous êtes chargé de concevoir et de mettre en place le système sur puce (SoC)
pour le contrôle du robot.
Le SoC doit être équipé de capteurs pour collecter des données environnementales telles que la température,
la luminosité, la distance et la présence d'obstacles. Le SoC doit également être équipé d'actuateurs tels que
des moteurs et des actionneurs pour contrôler les mouvements du robot. Le SoC doit être capable de
communiquer avec un système central de planification de livraison via une connexion Wi-Fi.,figure N°2.
En tant que membre de l'équipe de développement, vous devez concevoir le SoC pour le contrôle du robot en
utilisant des composants électroniques tels que des microcontrôleurs, des capteurs, des actionneurs, des
convertisseurs analogique-numérique (CAN) et numérique-analogique (CNA), et des interfaces de
communication sans fil telles que Wi-Fi.
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