Introduction

La programmation Multi-Thread sous C++ Builder
1.
ORIGINE DU SUJET
Le sujet du présent examen a pour origine la réfection d’un banc de mesure de
puissance à la jante d’automobiles.
2.
OBJECTIF
Vérifier certains savoir-faire liés aux compétences, réaliser et tester en couvrant
les champs technologiques «Informatique» et «Automatisme».
En particulier, le domaine étudié est l’interface homme / machine sous Windows
avec l’architecture document - vue du modèle SDI et la programmation Multi-thread
ainsi que la synchronisation par échange de message.
Points techniques abordés :






3.
Application basée sur le modèle SDI
Boutons de commande
Zone d’édition
Thread
Messages
Traitement d’exceptions
CONDITIONS DE REALISATION
Travail individuel : 4 heures dont 1h30 d’analyse
Une partie des documents est distribuée à l’issue de ce temps
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4.
MISE EN SITUATION
4.1.
Objectif
L’objectif de ce projet est de réaliser la réfection d’un banc de puissance à la jante AUTO
TECHNIC GAZ du Mans. Cette réfection permet également l’automatisation du relevé des
mesures par l’intermédiaire d’un ordinateur équipé d’une carte d’entrées / sorties multifonctions et
de son logiciel d’exploitation.
4.2.
Définition de la partie opérative
La partie opérative existante est représentée par la figure ci-dessous. La voiture, par
l’intermédiaire de ses roues motrices, entraîne les rouleaux du banc. Le couple résistant produit
par le frein électromagnétique sur les rouleaux ainsi que leur vitesse de rotation sont relevés pour
différentes valeurs de vitesse prédéterminées.
Codeur incrémental
(mesure de la vitesse)
Rouleau d’entraînement
Frein electro-magnétique
Jauge de contrainte (mesure du couple)
Dispositif de blocage des rouleaux pour
la manœuvre du véhicule
La prise de différentes valeurs simulant un accroissement de dénivellation de la route permet de
tracer la caractéristique de puissance et de couple de la voiture.
Les rouleaux ont une circonférence d’un mètre linéaire. A partir de cette donnée et de la vitesse
de rotation des rouleaux, la vitesse du véhicule en Kilomètre par heure est facilement déduite.
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4.3.
Définition de la partie commande
Cette partie fait l’objet du développement à la charge d’une équipe d’électrotechniciens. Elle est
constituée d’une armoire de commande renfermant entre autre un gradateur pour la commande du
frein, un micro automate TSX, un afficheur déporté et un boîtier de commande pour piloter le
système du véhicule.
L’ordinateur et l’automate dialoguent entre eux par l’intermédiaire d’entrées / sorties «tout ou rien »
afin de synchroniser le processus de mesure.
Des commutateurs et autres poussoirs assurent la mise en marche et la configuration du système.
Des voyants sur l’armoire permettent de suivre l’évolution du processus.
E/S TOR
(5+3)
E/S Analogique
Partie à
informatiser
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4.4.
Echange avec l’armoire de commande
Le dialogue entre l’armoire et l’ordinateur se fait par une liaison fil à fil sur des entrées / sorties
TOR. La signification des différents signaux a été définie en collaboration avec l’équipe des
électrotechniciens qui réalisent l’armoire. Il en résulte :
 En entrée pour l’ordinateur
Bit 0
Etat de l'armoire
Le bit est au niveau haut lorsque l’Armoire est prête
et au niveau bas pour signaler un défaut.
Bit 1
Type d'acquisition
Le bit est au niveau haut pour "PUISSANCE" et au
niveau bas pour "ACCELERATION".
Bit 2
Arrêt Demandé
Le bit est au niveau haut lorsque l’opérateur a
appuyé sur le bouton «Fin »
Bit 3
Début Cycle
Le bit est au niveau haut lorsque l’opérateur a
appuyé sur le bouton «Début Cycle ».
 En sortie pour l’ordinateur
Bit 0
Cycle de mesure en cours
Le bit est au niveau haut lorsque les mesures sont en
cours. Permet l’allumage du voyant «Cycle en
cours ».
Bit 1
Ordinateur prêt
Le bit est au niveau haut lorsque le PC de
supervision est prêt à acquérir des mesures. Permet
l’allumage du voyant «Prêt ».
Bit 2
Fin de mesure
Le bit est au niveau haut lorsque l’acquisition des
mesures est terminée.
Chacun de ces bits est respectivement relié soit au mot d’entrées (8 bits) soit au mot de sorties (8
bits également) de la carte d’entrées / sorties multifonctions et plus particulièrement au groupe
d’entrées / sorties TOR de cette carte.
L’étude présentée ici porte uniquement sur la gestion de cet échange entre l’armoire de
commande et l’ordinateur. L’examen de la description d’un des cas d’utilisation présenté ciaprès en montre l’importance.
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4.5.
Exemple le cas d’utilisation : « Mesure de la puissance »
Détail du cas d’utilisation :
Réf. : UC 4 / BPJ
Etends le cas d’utilisation
Réalisation d’un essai
Utilise le cas d’utilisation
Régulation de la vitesse des rouleaux
Pré Conditions
Le contrôleur a paramètré une vitesse d'attente et suffisamment de paliers de
mesure pour tracer une courbe représentative. La valeur de la vitesse d'attente est
inférieure aux paliers de mesure.
Description détaillée A la demande d'un contrôle de puissance en mode automatique, la courbe de
puissance et les acquisitions qui la composent sont initialisées. Le
rafraîchissement des entrées / sorties de l'armoire est lancé pour obtenir les
commandes du contrôleur au niveau de l'armoire et l'informer de l'évolution du
processus. Le banc de puissance fixe la vitesse d'attente à partir des paramètres
de l'essai qui ont été présélectionnés et lance la régulation de la vitesse des
rouleaux. Le voyant "Ordinateur prêt" clignote.
Lorsque la vitesse du véhicule est stabilisée à la vitesse d'attente, le voyant
"Ordinateur prêt " reste allumé et le contrôleur peut appuyer sur le bouton "Début
cycle". A partir de cet instant, une nouvelle série de mesures qui compose les
acquisitions est créée. Le voyant "Cycle en cours" s'allume à son tour. Le
régulateur reçoit alors une nouvelle consigne de vitesse désignant un premier
palier de mesures. La vitesse à nouveau stabilisée, la valeur du couple et de la
vitesse sont ajoutées aux acquisitions de la série de mesures courante, la
puissance est calculée et la courbe de puissance est doté des nouveaux points C=
f(V) et P = f(V). Le procédé reprend pour chaque palier de mesure. A la fin de la
série de mesures, le voyant "Fin de cycle" s'allume et le voyant "Cycle en cours"
s'éteint. Le régulateur reçoit alors la valeur de la vitesse d'attente comme
consigne, le voyant "Ordinateur prêt" se remet à clignoter jusqu'à ce que la vitesse
du véhicule se stabilise à nouveau.
Le contrôleur à partir du boîtier de commande dispose de deux possibilités, soit
refaire une nouvelle série de mesures avec les mêmes paliers en appuyant sur le
bouton "Début cycle" ou arrêter les acquisitions en appuyant sur le bouton "Arrêt".
Dans les deux cas le voyant "Fin de cycle" s'éteint. Lorsqu'il choisit l'arrêt, il
relâche petit à petit la pédale d'accélérateur et rétrograde chaque rapport de
vitesse pour arrêter le véhicule. Pendant ce temps, le régulateur libère
progressivement le frein jusqu'à annulation de la force de freinage.
A la fin de l'essai, ou lorsqu'il est choisi de l'interrompre, le contrôleur appui sur le
bouton "Arrêt des acquisitions" sur le panneau de contrôle de l'ordinateur, le
voyant "Ordinateur prêt" s'éteint et l'utilisateur est invité à sauvegarder ses
acquisitions sur disque.
 Il conduit pour partie au développement des classes BancDePuissance et ArmoireDeCommande.

Il conduit pour partie au développement des classes Régulateur et PropriétésEssai.

Il conduit au développement de la classe CourbesAcquisition qui réalise l’affichage des courbes
pendant les acquisition ainsi que la partie de la classe Acquisition permettant le stockage des
données. A prévoir également pour cette classe la sauvegarde sur disque.
Réf. : OSD4 / BPJ
Diagramme de séquence :
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«user»
Courbes Acquisition
Demande de courbes de puissance
Initialisation du stockage des données
Initialisation de l'acquisition
Activation de la surveillance de l'armoire
Obtention de la vitesse d'attente
Le frein reçoit la consigne de vitesse d'attente
Activation de la régulation de vitesse
Clignotement du voyant "Ordinateur prêt"
Répéter
Vitesse d'attente stabilisée
Allumage voyant "Ordinateur prêt"
Mise à jour des sorties
Suivant l'action du contrôleur
Cas Appui sur Début Mesure
Départ de la procédure de mesures
Création d'une nouvelle série de mesures
changement de consigne
Obtention première vitesse de la série
Indication de la première consigne de vitesse
Allumage voyant "Début cycle"
Si le voyant fin de cycle est allumé
Extinction du voyant "Fin de cycle"
FSi
Pour chaque palier de mesure
Vitesse de consigne atteinte
Mémorisation du points de mesure
Passage au palier de mesure suivant
Obtention du palier de vitesse suivant
Indication de la nouvelle consigne de vitesse
Si on est revenu à la vitesse d'attente
Extinction du voyant cycle en cours
Allumage voyant fin de cycle
Clignotement du voyant "Ordinateur prêt"
FSi
Fin Pour
Cas Appui sur Arrêt
Arrêt de la procédure de mesure
Extinction du voyant "Fin de Cycle"
Extinction du voyant "Fin de cycle"
FCas
Jusqu'à "Arrêt de l'acquisition" ou "Arrêt"
«user»
Propriétés Essai
«user»
Armoire De Commande
«business»
Banc De Puissance
«business»
Acquisitions
«business»
Régulateur
Courbe Puissance
Initialiser Series Mesures
Initialiser Acquisitions Puissance
Active Surveillance
Obtenir Vitesse
Fixer Consigne
Régulation de la vitesse des rouleaux
Ecrire Mot Sorties
Vitesse Stabilisée
Allumer Voyant
Ecrire Mot Sorties
Début Mesures
Créer Nouvelle Serie
Lancer Acquisition Puissance
Obtenir Vitesse
Fixer Consigne
Ecrire Mot Sorties
Ecrire Mot Sorties
Vitesse Stabilisée
Mémoriser Mesures
Changer Consigne Freinage
Obtenir Vitesse
Fixer Consigne
Ecrire Mot Sorties
Ecrire Mot Sorties
Ecrire Mot Sorties
Arrêt Mesure
Eteindre Voyant
Ecrire Mot Sorties
Recommandations pour la conception :
L’application doit séparer l’IHM de la partie commande.
La classe Acquisition constitue le document de l’application. Elle contient les données
et en organise la sauvegarde et la restitution. La structure de données permettant de
mémoriser les différentes séries de mesure est à définir. Elle doit impérativement
utiliser les classes conteneur de la librairie STL.
La classe Courbe De Puissance constitue une vue de l’application. Elle reçoit des messages qui
lui permettent de tenir à jour l’affichage, de transmettre les données dans le document et d’appeler
des méthodes de la classe Banc De Puissance. Cette dernière réalise les traitements
correspondants à ce type d’essai.
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5.
PREPARATION
5.1.
Analyse
1. Proposer une interface Homme – Machine permettant de visualiser l’état du
système et son pilotage. Elle doit permette de montrer l’état des entrées du
systèmes, la vitesse des rouleaux et le couple exercé.
5.2.
Conception
2. Compléter le diagramme de classes issue de l’analyse pour qu’il soit
implémenté sous C++ Builder en séparant l’IHM de l’application.
3. En utilisant le document réponse, indiquer les relations qui doivent être
implémentées sous la forme de pointeurs et celles qui sont déjà implémentées
par Builder dans ce dernier cas préciser la méthode qui fournit le pointeur.
La méthode int CArmoireDeCommande : :Run() a pour rôle la gestion des entrées
/ sorties TOR de l’armoire de commande. Elle permet ainsi de faire fonctionner les
voyants et de lire les commandes de l’utilisateur. L’état des voyants est mis à jour
par la méthode void EcrireMotSorties(BYTE Valeur) de cette même classe. Les
commandes de l’utilisateur sont transmises par l’envoi du message
MESSAGE_ARMOIRE à la vue.
4. A partir du diagramme de séquence et en respectant le diagramme de classes,
indiquer les paramètres à fournir au constructeur de la classe
CArmoireDeCommande pour que la méthode Run puisse tenir son rôle
justifier votre réponse.
5. En déduire l’algorithme de la méthode Run sachant que l’attribut BYTE
m_Boutons représente l’état antérieur des entrées, BYTE m_Voyants celui des
sorties et bool m_Clignotant indique que le voyant Ordinateur_Prêt clignote.
Pour un fonctionnement correct, il est préconisé d’endormir le Thread pendant
250 ms à chaque tour de boucle avec l’instruction Dormir(250). On souhaite
par ailleurs un clignotement d’environ 1 seconde pour le voyant
Ordinateur_Prêt.
6. Pour la transmission de message Windows propose deux mécanismes, indiquer
celui retenu pour l’application, justifier votre réponse.
7. Après l’étude du diagramme de classe et du diagramme de séquence indiquer
où le Thread Surveillance_Armoire doit-il être instancié, créé, lancé, suspendu
sachant que l’application ne s’arrête réellement que lors de l’appui sur «Fichier
- Quitter». Justifier votre réponse.
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6.
CODAGE
La vue partielle du diagramme de classe de conception nous amène à l’élaboration d’un
projet répondant au modèle SDI et la conception du prototype suivant permettant de
visualiser l’état du système et de piloter l’application.
Cette ressource est identifiée par IDD_PROPRIETE_ACQUISITION_FORM, les zones de
texte statique par IDC_STATIC_NOM_DE_LA_ZONE, les zones d’édition par
IDC_EDIT_ NOM_DE_LA_ZONE de même pour les autres ressources.
Prend la valeur «Puissance »
ou «Accélération en fonction
de la valeur du bit 1
Les zones d’édition ne font
l’objet d’aucun traitement ici
.
1. Implémenter les différentes relations entre les classes métiers présentent sur le
diagramme de classes nécessaires au fonctionnement de l’application sous la
forme de pointeurs.
2. Sachant que la méthode CAcquisitionsDoc : :OnNewDocument() permet
d’instancier la classe CBancDePuissance et de créer suspendu ce Thread, que
le constructeur de CBancDePuissance en fait de même avec la classe
CArmoireDeCommande, réaliser le code nécessaire à ces opérations en tenant
compte des questions 4 et 7 de la préparation.
3. En vous aidant du code de la classe CCarteACL8112 fournie, coder
l’algorithme de la méthode int CArmoireDeCommande : :Run()
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4. Les différentes classes instanciées dans la classe CCarteACL8112 font appel à
une gestion d’erreurs par boites de dialogue. Pour rester en phase avec
l’architecture demandée, modifier la classe CentreesSorties en utilisant une
gestion d’erreurs par exceptions.
5. Réaliser le code nécessaire dans la classe CPropriétésAcquisitionView pour la
réception du message «MESSAGE_ARMOIRE », mettre à jour l’affichage en
fonction du paramètre wParam accompagnant ce message.
6.
Pour des raisons de mise au point, la régulation de la vitesse des rouleaux
exprimée par l’utilisation d’un cas d’utilisation dans le diagramme de séquence
est remplacée par l’apparition et la disparition de la boîte de dialogue cidessous.
La création non modale de cette boîte doit se faire dans la méthode
CPropriétéAcquisitionView : :OnInitInstance(), compléter le code des
méthodes
OnBoutonLancer
et
OnBoutonArrêter
de
la
classe
CPropriétéAcquisitionView et des appels successifs en respectant le
diagramme de séquence pour faire apparaître et disparaître la boîte de
simulation.
7. L’appui sur le bouton de la boîte de dialogue envoi le message
«VITESSE_STABILISEE » le paramètre de ce message prend l ‘état de la case
à cocher. Réaliser le code nécessaire au traitement de ce message dans la classe
CAcquisitionPropriétéView.
8. En respectant le plus fidèlement possible le diagramme de séquence proposé,
coder les différents éléments non réalisés jusqu’à présent.
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7.
ANNEXES
7.1.
Diagramme des cas d’utilisation
Diagramme de cas d'utilisation(UCD00001.DAT)
uses
Paramètrage
d'un essai
Régulation de la
vitesse des
rouleaux
uses
Mesure de la
puissance
Acquisition de la
vitesse et du
couple
Mesure de
l'accélération ou de
la décélération
extends
uses
Contrôle de la
vitesse
extends
Réalisation
d'un essai
Parmètrage
du véhicule
uses
Contrôleur
Exploitation
des résultats
uses
Parmètrage
d'une courbe
Type : Diagramme de cas
d'utilisation
Page Réf. : UCD / BPJ
Date de dernière modification
: 18/11/00
Par : Philippe CRUCHET
7.2.
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7.3.
Sources
7.3.1. Code de la classe CCarteACL8112
// CarteACL8112.cpp: implementation of the CCarteACL8112 class.
//
//////////////////////////////////////////////////////////////////////
#include "stdafx.h"
#include "CarteACL8112DLL.h"
#ifdef _DEBUG
#undef THIS_FILE
static char THIS_FILE[]=__FILE__;
#define new DEBUG_NEW
#endif
//////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Construction/Destruction
//////////////////////////////////////////////////////////////////////
CCarteACL8112DLL::CCarteACL8112DLL()
{
//Instanciation des classes qui compose la carte
rCAN
= new CCAN();
rCNA
= new CCNA();
rEntrees = new
CEntreesSorties();
rSorties = new
CEntreesSorties();
rTimer = new CTimer0();
}
CCarteACL8112DLL::CCarteACL8112DLL(short NombreConversion)
{
//Instanciation des classes qui compose la carte
rCAN
= new
CCAN(NombreConversion);
rCNA
= new
CCNA();
rEntrees = new
CEntreesSorties();
rSorties = new
CEntreesSorties();
rTimer
= new
CTimer0();
}
CCarteACL8112DLL::~CCarteACL8112DLL()
{
//Destruction des instances
delete rCAN;
delete rCNA;
delete rEntrees;
delete rSorties;
delete rTimer;
}
void CCarteACL8112DLL::ConfigurerCarte(int AdresseCarte ,short NumCarte)
{
/*
*Cette méthode initialise la carte 8112DG avec son adresse et un numéro
*/
if(W_8112_Initial(NumCarte,AdresseCarte)!=ERR_NoError)
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{
AfxMessageBox("Erreur configuration carte");
}
}
7.3.2. Code de la classe CEntreesSorties
// EntreesSorties.cpp: implementation of the CEntreesSorties class.
//
//////////////////////////////////////////////////////////////////////
#include "stdafx.h"
//#include "bancderouleaux.h"
#include "EntreesSorties.h"
#ifdef _DEBUG
#undef THIS_FILE
static char THIS_FILE[]=__FILE__;
#define new DEBUG_NEW
#endif
//////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Construction/Destruction
//////////////////////////////////////////////////////////////////////
CEntreesSorties::CEntreesSorties()
{
}
CEntreesSorties::~CEntreesSorties()
{
}
unsigned char CEntreesSorties::LireEntrees(short PoidFaible)
{
/*
*Cette méthode retourne les 8 bits de poid fort ou faible des entrées TOR
*/
unsigned char MotLu = 0;
if(W_8112_DI(PoidFaible,&MotLu) != ERR_NoError)
AfxMessageBox("Erreur Lecture Entrées TOR");
return(MotLu);
}
void CEntreesSorties::EcrireSorties(unsigned char Mot,short Poid)
{
/*
*Cette méthode écrit les 8 bits de poid fort ou faible
*/
if(W_8112_DO(Poid,Mot) != ERR_NoError)
AfxMessageBox("Erreur Ecriture Sorties TOR");
}
unsigned int CEntreesSorties::LireBitEntrees(short NumBit)
{
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/*
*cette méthode retourne l'état du bit(0 à 15) lu
*/
unsigned int Valeur=0;
if(W_8112_DI_Channel(NumBit,&Valeur)!= ERR_NoError)
AfxMessageBox("Erreur Lecture Entrées TOR");
return(Valeur);
}
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7.4.
Diagramme de classes
1
«user»
Armoire De Commande
1
«business»
Acquisitions
1
«business»
Banc De Puissance
1
Ecrire Mot Sorties
Obtenir Choix Utilisateur
Lire Mot Entrées
Obtenir Vitesse
Initialiser Series Mesures
Créer Nouvelle Serie
Obtenir Coefficient
Obtenir Couple
«user»
Capteur Couple
1
Obtenir Temps
1
1
1
Lancer Acquisition Puissance
Ouvrir Vehicule
Lire Vitesse Arrivée
Initialiser Contrôle Accélération
Changer Consigne Vitesse
1
1
1
1*
1
1
«business»
Chronomètre
1
«business»
Régulateur
Déclencher
Fixer Consigne
Arrêter
Activer Régulateur de vitesse
Lire Temps
1
Fixer Vitesse Depart
Fixer Consigne freinage
Renommer Série
«business»
Base De Registres
Fixer Vitesse Arrivée
Modifier Etat Série
Arrêter Acquisition
Modifier Valeur
Lire Vitesse Départ
Obtenir Série
Eteindre Voyant
1
Fabriquer Liste Véhicules
Supprimer Série
Clignoter Voyant
1
Lire Consigne Freinage
Obtenir Paramètres Série
Changer Consigne Freinage
«user»
Frein
Fabriquer Liste Marques
Annuler Mise A Jour Véhicule
Initialiser Acquisitions Puissance
Lire Vitesse
Obtenir Vitesse
Valider Mise A Jour Vehicule
Allumer Fin Cycle
Obtenir Vitesse d'attente
Mémoriser Mesures
Supprimer véhicule
Lancer Régulation
1
1
Modifier Véhicule
Lancer Courbe Puissance
«user»
Capteur Vitesse
1
Ajouter véhicule
Allumer Voyant
Lire Couple
«user»
Propriétés Essai
Commenter Série
Obtenir Commentaire
1
1
Commenter Essai
1
1
1
1
1
1
1
1
«user»
Propriétés Acquisition
1
«user»
Courbes Acquisition
1
1
«user»
Menu Courbe
«user»
Propriétés Exploitation
1
«user»
Fiche Essai
1
«user»
Fiche Courbe
1
1
«user»
Propriétés Véhicule
1
1
«business»
Véhicule
1
«user»
Courbes Exploitation
Changer Axe Vitesse
«business»
Procès Verbal
1
1
Imprimer Entete
Imprimer Courbes
Imprimer Tableaux