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Rf : AU : 2010-2011
Universit de Sousse
Ecole Nationale dIngnieursde Sousse
Mmoire de Projet de Fin dtudes
Prsent en vue de lobtentiondu diplme d
Ingnieur en Gnie Electronique Industrielle
Option : Conception des Systmes lectroniques
Conception & Ralisation dun Traceur GPS base de GSM
et communication USB
Ralispar:
Ahmed AMARA
Soutenu le 24/06/2011 devant le juryPrsident : Mr. Abdelaziz
AMMARI, ENISo
Membre de jury : Mr. Anis BEN SLIMEN, ENISo
Encadreur : Mr.Adel BOUALLEGUE, ENISo
Encadreur : Mr. Abdelaziz HAMDI, ENISo
Encadreur : Mr. Ridha REJEB, IAER.SA
Encadreur : MR. Oualid BELAID, IAER.SA
AMARA2011
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i
Rsum
Lobjectif de ce projet est de concevoir et raliser un systme
lectronique capable de
golocaliser un objet nimporte quel endroit sur la surface de la
terre. Ce systme estcapable de concurrencer les autres produits dj
existants sur le march, et ce en offrant dune
part un moindre cot et dautre part de nouvelles options et
rglages.
Ainsi, des technologies rcentes comme le systme de localisation
par satellite (GPS) et
loutil de tlcommunication (GSM) sont manipuls pour obtenir un
produit fiable, facile
utiliser et surtout trs pratique, qui sintgre facilement autant
dans la vie profess ionnelle
(contrle du parc automobile) que familiale (scurit des membres
de la famille).
Fort dune interface graphique capable dafficher en continu la
position dun objet sur une
carte numrique mondiale, vitant ainsi lutilisateur linstallation
dautre logicielle le
rendant ainsi trs convivial.
Mots-cls : GPS, NMEA, SMS, PIC, USB, AT, SPI, JAVA API
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ii
Abstract
The objective of this project is to design and implement an
electronic system able to
geolocate an object anywhere on earths surface. This system is
able to compete with theother products already available, by
offering a low price compared to the other products, with
more new options and settings.
Thus, recent technologies such as global positioning system and
telecommunications
equipment (GSM) are manipulated, so to obtain a reliable, easy
to use and very practical
device, which can be easily integrated as in professional life
(fleet control) and familial life
(safety of family members).
Furthermore, and due to its GUI that continuously displays the
objects position on a
digital world map, the GPS tracker system save users from
installing additional software
making it very friendly.
Keywords : GPS, NMEA, SMS, PIC, USB, AT, SPI, JAVA API
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iii
.
.
((GPS
(GSM)
( )(
)
.
APIGPS, NMEA, SMS, PIC, USB, AT, SPI, JAVA
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iv
Ddicace
A mon cher pre
et ma chre mre,
Pour lducation et le grand amour dont ils mont
entour depuis ma naissance.
Et pour leur patience et leurs sacrifices.
A mes chers frres,A tous mes amis;
A tous ceux que jaime.
Je ddie ce mmoire.
hmed
-
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v
Remerciements
Cest avec un grand plaisir que je rserve cette modeste page de
remerciements en signe de
gratitude tous ceux qui ont contribu de prs ou de loin la
ralisation de ce projet.
En premier lieu, je voudrais adresser me francs remerciements
Mr. Ridha REJEB, directeur de
lIAER, pour mavoiraccueilli dans sa socit et fourni un
environnement propice la russite de
mon projet de fin dtude.
Je tiens aussi exprimer ma sincre reconnaissance mon encadreur
Mr. Oualid BELAID, pour
son assistance et ses conseils ainsi que les prcieux apports
quil na cess de me prodiguer tout au
long de mon travail.
Jadresse aussi mes remerciements Mr. Adel BOUALLEGUE, qui, malgr
ses multiples
engagements, a su me guider par ses conseils avises.
Mes sincres remerciements iront aussi Mr. Abdelaziz HAMDI, pour
son encadrement, sa
disponibilit et les conseils fructueux quilna cess de me fournir
durant la ralisation de mon
projet.
Enfin je remercie tous ceux qui mont aid de prs ou de loin dans
laccomplissement de mon
travail. Mes remerciements sadressent aussi tous mes enseignants
pour la qualit de
lenseignement quils nous ont prodigu durant nos annes
dtudes.
-
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vi
Table des matires
Introduction Gnrale
.......................................................................................................1
Chapitre I : Etat de
lart.....................................................................................................3
Introduction
...................................................................................................................4
I.1- Global Positioning System (GPS)
...........................................................................4
Histoire
............................................................................................................4I.1.1-
Principe de fonctionnement
..............................................................................5I.1.2-
Prcision et contraintes
.....................................................................................6I.1.3-
I.2- Cartes numriques (Digital Maps)
...........................................................................6
I.3- Global System for Mobile Communications (GSM)
................................................7
Histoire
............................................................................................................7I.3.1-
Architecture du GSM
.......................................................................................8I.3.2-
Short Text Messages (SMS)
.............................................................................9I.3.3-
I.4- Carte SD
.................................................................................................................9
I.5- Traceur GPS
.........................................................................................................
10
Dfinition
.......................................................................................................
10I.5.1-
Types de traceur GPS
.....................................................................................
10I.5.2-
Conclusion
..................................................................................................................
11
Chapitre II : Analyse
fonctionnelle..................................................................................
12
Introduction
.................................................................................................................
13
II.1- Analyse du
besoin................................................................................................
13
II.2- Analyse des fonctions de
service..........................................................................
14
II.3- Analyse des fonctions
techniques.........................................................................
18
II.4- Elaboration du produit
.........................................................................................
20
Le module embarqu
.....................................................................................
21II.4.1-
Le module fixe
..............................................................................................
22II.4.2-
Conclusion
..................................................................................................................
23
Chapitre III : Conception du systme
..............................................................................
24
Introduction
.................................................................................................................
25
III.1- Conception lectronique
.....................................................................................
25
Les alimentations
.........................................................................................
25III.1.1-
Microcontrleurs..........................................................................................
27III.1.2-
-
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vii
Modules
.......................................................................................................
28III.1.3-
Schma du systme
......................................................................................
30III.1.4-
III.2- Conception logicielle
..........................................................................................
32
Normes et protocoles
...................................................................................
32III.2.1-
Programmes des microcontrleurs
...............................................................
34III.2.2-
Programme de
linterface.............................................................................
39III.2.3-
Conclusion
..................................................................................................................
41
Chapitre IV : Simulation et ralisation
............................................................................
42
Introduction
.................................................................................................................
43
IV.1- Simulation du systme
.......................................................................................
43
IV.2- Ralisation de la carte
........................................................................................
45
Conclusion
..................................................................................................................
47
Conclusion Gnrale
.......................................................................................................
48
Bibliographie
....................................................................................................................
i
Annexes
...........................................................................................................................
ii
-
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viii
Liste des figures
Figure I-1 : La constellation des satellites de NAVSTAR et leurs
orbites ..........................4
Figure I-2 : Carte Intelligente
............................................................................................6Figure
I-3 : Architecture Diagram of GSM Network
.........................................................8
Figure II-1 : Bte cornes
...............................................................................................
14
Figure II-2 : Diagramme de pieuvre, situation sur la route
............................................... 15
Figure II-3 : Diagramme de pieuvre, situation
l'arrt..................................................... 17
Figure II-4 : Diagramme FAST pour FP1
........................................................................
19
Figure II-5 : Diagramme FAST pour FC2
.......................................................................
19
Figure II-6 : Diagramme FAST pour FC1
.......................................................................
20
Figure II-7 : Diagramme SADT A-0
...............................................................................
20
Figure II-8 : Actigramme A0 Golocaliser un objet
......................................................... 21
Figure II-9 : Actigramme A1 Dterminer la position de lobjet
....................................... 22
Figure II-10 : Actigramme A2 Visualiser la position de lobjet
....................................... 23
Figure III-1 : Montage du rgulateur LM317
...................................................................
26
Figure III-2 : Montage du rgulateur LM3940
.................................................................
26
Figure III-3 : Montage du rgulateur 78L05
....................................................................
27
Figure III-4 : Module EM-406A
......................................................................................
29
Figure III-5 : Module
TM2..............................................................................................
29
Figure III-6 : Diagramme bloc du Module
embarqu.......................................................
30
Figure III-7 : Diagramme bloc du Module Fixe
...............................................................
31
Figure III-8 : Organigramme du module Fixe
..................................................................
35
Figure III-9 : Organigramme du module embarqu
......................................................... 36
Figure III-10 : Organigramme manipulation des trames
.................................................. 37
Figure III-11 : Organigramme transfert de donnes
......................................................... 38
Figure III-12 : Interface JAVA
........................................................................................
40
Figure IV-1 Pilote de Ports srie virtuels
.........................................................................
43
Figure IV-2 : COMPIM
..................................................................................................
44
Figure IV-3 : gnrateur de trames NMEA
......................................................................
44
Figure IV-4 : Trames NMEA (PIC)
.................................................................................
45
Figure IV-5 : Commandes AT
.........................................................................................
45
Figure IV-6 : Analyseur USB
..........................................................................................
45
http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118018http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118018http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118019http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118019http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118020http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118020http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118034http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118034http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118035http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118035http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118043http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118043http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118044http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118044http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118046http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118046http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118047http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118047http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118047http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118046http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118044http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118043http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118035http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118034http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118020http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118019http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118018
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ix
Figure IV-7 : Schma du routage des cartes
....................................................................
46
Figure IV-8 : Carte de dbogage
.....................................................................................
46
Figure IV-9 : Detection du matriel
.................................................................................
46
http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118049http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118049http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118050http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118050http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118051http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118051http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118051http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118050http://d/PFE_2011/Rapport%20PFE2011newnew.docx%23_Toc296118049
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x
Liste des tableaux
Tableau I-1: Standard des Cartes SD
.................................................................................9
Tableau III-1 : Commandes AT
......................................................................................
32Tableau III-2 : Trames NMEA
........................................................................................
33
-
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1
Introduction Gnrale
epuis la nuit des temps, lhomme na cess de vouloir se
positionner dans
lenvironnement dans lequel il volue, et ce en utilisant des
mthodes de plus
en plus complexes et sophistiques. Ces mthodes vont de la
simple
observation de son entourage et fixer des repres durables dans
le temps jusqu lutilisation
de la golocalisation en passant par la navigation
astronomique.
Malgr la grande diffrence entre les mthodes de localisation qua
vue lhumanit aucours de son volution, le but de cette dernire reste
pratiquement inchang : dterminer la
route suivre pour se rendre dun lieu A un lieu B en un premier
temps, ensuite dterminer
dune faon plus ou moins prcise, sa position exacte sur la
surface de la terre. Le parfait
exemple quillustre ce besoin est sans aucun doute la navigation
maritime qui, durant des
sicles, sest base sur llectromagntisme(boussole) et lobservation
des toiles (astrolabe
et autre sextant).
Ces techniques ont t laisses labandon surtout avec lapparition
de la localisation par
satellite, plus communment connue sous le nom de GPS et ce pour
la grande prcision que
permet de procurer ce type de technique. En effet, les nouvelles
versions du GPS peuvent
localiser un objet quelques centimtres prs.
Comme les besoins de ltre humain ne cessent dvoluer et leurs
demandes de grandir, il
a fallu faire voluer le systme de positionnement mondial dun
simple outil de
positionnement vers un outil de golocalisation permettant non
seulement de positionner un
objet, mais aussi de publier ses coordonns gographiques (en
temps rel ou de faon
diffre). Cest dans ce cadre que sinscrit ce travail et il inclut
ltude des diffrentes
techniques permettant la golocalisation, le choix de la
technique la plus optimise ainsi que
la conception, la ralisation et le test du systme
Les besoins peuvent tre diviss en deux catgories : les besoins
fonctionnels et ceux
complmentaires. En ce qui concerne les besoins fonctionnels, on
trouve la rception des
trames envoyes par le satellite via un module GPS. Ces mmes
trames seront traites pour en
D
-
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2Introduction Gnrale
extraire les donnes ncessaires. Les donnes extraites seront
envoyes un module distant
qui sera lui-mme connect un ordinateur pour pouvoir observer
lvolution du
vhicule/personne sur une interface ralise sous JAVA et intgrant
une carte mondiale.
Quant aux besoins complmentaires, il sagit du stockage des
informations sur support
numrique amovible, offrir lutilisateur de modifier la
configuration du systme ainsi que
lobtention des coordonnes sur nimporte quel tlphone mobile sur
simple demande de
loprateur.
La mthodologie suivie durant ce projet est inspire de celle
prsente par "Engineering
Design Research Center" (EDRC) lors du 32ndACM/IEEE Design
Automation Conference
1995. Elle se divise en trois phases : la premire phase est
celle du produit conceptuel
(Conceptual Product), durantlaquelle, lquipe de travail tablit
une vision commune du
produit fini qui offre un ensemble cohrent dobjectifs maintenir
tout au long du cycle de
dveloppement du produit. La seconde phase est le design
configurationnel (Configurational
Design) qui comporte la spcification de larchitecture du systmeo
les interactions et les
interfaces entre les sous-systmes sont identifies et les
incohrences sont dtectes. Ainsi que
la spcification spcifie des sous-systmes.Enfin il y a la phase
du design dtaill (Detailed
Design), elle est dfinie par une mthodologie bien dveloppe et
elle est aussi riche en outils
de CAO. Une conception dtaille de chaque sous-systme est
effectue en respectant lesspcifications fournies dans les tapes
prcdentes.
Le prsent travail est divis en quatre chapitres. Un premier
chapitre destin simprgner
des diffrentes technologies existantes sur le march et faire
ainsi le point sur ltat de lart.
En deuxime lieu vient lanalyse fonctionnelle, durant laquelle
seront spcifis les besoins et
contraintes imposes au systme, et o seront spcifies les
diffrentes solutions techniques
qui seront ensuite utilises et approfondies dans le troisime
chapitre. Un troisime chapitre
qui permet de mieux cerner les outils et composants utiliser
dans llaboration du systme et
de faire les choix de ces derniers de faon obtenir le meilleur
rsultat tout en gardant lide
la contrainte de cot qui pse sur chaque produit. Enfin, en
quatrime lieu, le systme sera
simul puis ralis. A la fin de cette tape, les rsultats du test
seront transcrits.
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3
I Chapitre I : Etat de lart
Chapitre I :Etat de lart
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4
Chapitre I : Etat de lart
Introduction
Le but de ce chapitre est de mettre le projet dans son contexte
et dtudier les diffrentes
techniques utilises dans la golocalisation1. Le long de ce
chapitre, on va sintresser aussi
bien au principal outil de golocalisation quest le GPS quaux
diffrents moyens utiliss pour
la publication des coordonnes gographiques.
I.1-Global Positioning System (GPS)
Le GPS, systme de positionnement mondial , est un systme habile
de satellites qui
permet de procurer lutilisateur sa position nimporte o sur la
surface de la Terre avec une
prcision ingale par nimporte quel autre moyende
golocalisation.
HistoireI.1.1-
Le premier pas qui a men au GPS que lon connait
de nos jours fut en 1957 lorsque la Russie a envoy le
premier satellite en orbite autour de la terre : Sputnik.
Ce dernier utilisait des transmetteurs radios pour
lenvoie de donnes tlmtriques ce qui a men la
dcouverte de leffet Doppler. Grce la mesure de cet
effet sur le signal radio mis par le satellite et la
connaissance de la position exacte de ce dernier, il
tait possible de trouver sa position exacte sur la
surface de la Terre. Cest comme cela quen 1973 est n
1La golocalisation ou gorfrencement est un procd permettant de
positionner un objet (une personne...)
sur un plan ou une carte l'aide de ses coordonnes gographiques.
Cette opration est ralise l'aide d'un
terminal capable d'tre localis (grce un rcepteur GPS ou d'autres
techniques) et de publier (en tempsrel ou de faon diffre) ses
coordonnes gographiques (latitude/longitude). [1]
Figure I-1 : La constellation dessatellites de NAVSTAR et leurs
orbites
-
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5Chapitre I : Etat de lart
le programme amricain de positionnement mondial : NAVSTAR
(Navigation Satellite
Timing and Ranging). Mais ce nest quen 1994 que la constellation
de satellites, qui sont au
nombre de 24, fut termine permettant enfin au systme de
fonctionner parfaitement. Ce
systme fut bien sr utilis en premier temps par larme amricaine
avant de souvrir au
grand public des annes plus tard.
Principe de fonctionnementI.1.2-
Le GPS est constitu de trois parties : Satellites, stations
terrestres et rcepteurs.
Satellites :Il sagit du segment spatial de linstallation, il est
constitu de 31 satellites
(en 2010) qui voluent sur 6 plans orbitaux inclins de 55 sur
lquateur. Situs une
altitude approchant les 20 mille kilomtres, ils parcourent leurs
orbites quasi
circulaires en environ 12 heures et mettent en continu des
signaux radios aux
frquences de 1575.42 et 1227.6 MHz.
Stations terrestres : Il sagit du segment de contrle du GPS.
Elles sont au nombre
de cinq, inhabites et parpilles aux quatre coins de la terre.
Les Donnes rcupres
par les stations sont envoyes une station de contrle maitresse
(en Colorado USA)
o sont dtermines lphmride 2 et lerreur dhorloge de chaque
satellite. Les
donnes sont renvoyes une fois par jour vers les satellites pour
quelconque
rectification.
Rcepteur :Le rcepteur reoit deux types dinformation de la part
des satellites:
- Almanach, transmis en permanence et contient une position
approximative des
satellites et est enregistr dans la mmoire du rcepteur GPS.
- Ephmrides, contenant les positions prcises des satellites.
Pour pouvoir se
localiser, le rcepteur doit connaitre la distance le sparant du
satellite. Pour avoir
cette information, le rcepteur utilise la formule suivante :
Tous ces lments interagissent pour permettre le calcul de la
position dun objet donn.
En effet, un minimum de trois satellites est ncessaire pour se
localiser dans le plan grce au
principe de la triangulation, alors que pour pouvoir se
positionner dans lespace, il faudra
2
Ephmride : tableau donnant les coordonnes dun objet spatial pour
un nombre spcifique de fois durantune priode donne. Dans notre cas,
les phmrides sont utilises pour tracer les positions des satellites
en
orbite autour de la terre.
-
5/20/2018 Carte Gps Gsm
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6Chapitre I : Etat de lart
Figure I-2 : Carte Intelligente [2]
rajouter un quatrime satellite ce qui va donner au final les
trois donnes suivantes : latitude,
longitude et altitude.
Prcision et contraintesI.1.3-De nombreux lments entrent en ligne
de compte dans le processus de la localisation,
ainsi plusieurs sources derreurs sont prendre en considration.
On peut en citer le dcalage
de lhorloge du rcepteur qui est compare celle du satellite
(horloge atomique), peu prcise.
Nanmoins, cette dernire doit tre assez stable vu quun dcalage
dun millionime de
seconde provoque une erreur de 300 mtres sur la position.
Dautres sources derreurs sont
leffet de la relativit (restreinte3et gnrale4) qui peuvent
engendrer des erreurs dhorloge.
Mais la source derreurs la plus complique et hasardeuse est
celle apporte par la rflexion
des ondes mises par les satellites sur les btiments, et ce
surtout dans les milieux urbains
(effet canyon) ce qui peut engendrer des chos ou un rallongement
de la distance parcourue
par le signal.
I.2-Cartes numriques (Digital Maps)
Une carte est une image permettant de visionner lemplacement des
choses, les reliefs ou
encore les crations de lhomme (routes, btiments). Elle permet
ainsi son dtenteur de
pouvoir se dplacer dun endroit un autre aisment. Nanmoins, avec
lvolution des
technologies, lutilisation de ce type de carte fut
progressivement abandonne pour laisser
place la nouvelle gnration de cartes que sont les cartes
numriques.
En effet, ce genre de carte est plus facile crer ( laide des
satellites)
ce qui permet de garder les donnes fournies par ces cartes. On
peut
distinguer deux types de cartes numriques :
Les cartes statiques :cest la forme la plus simple des
cartes
numriques. Il sagit dun simple fichier image qui a t
numris ou pris par satellites, il ne contient aucune
information part la photographie du lieu donn.
Les cartes intelligentes :comme le montre la figure I-2,
la carte intelligente est forme par la superposition de
plusieurs
3Relativit restreinte : lcoulement du temps est diffrent dans le
rfrentiel du satellite vu sa grande vitesse
4Relativit gnrale : lcoulement du temps est plus rapide dans le
satellite vu la faible gravit.
-
5/20/2018 Carte Gps Gsm
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7Chapitre I : Etat de lart
couches contenant chacune des informations diffrentes. Ces
informations peuvent
tre trs diversifis, allant des simples coordonns (latitude,
longitude) jusquau nom
de chaque route en passant par des donnes plus dtailles sur les
villes et pays.
Le dveloppement des techniques de la cartographie a men
lapparition dun nouveau
service qui se traduit en des serveurs gratuits de cartographie
en ligne. Google fut un des
premiers stre intresser ce service en lanant Google Maps en
2004, service qui na
cess dvoluer depuis, pour passer dune simple carte statique
(carte routire) vers une vue
satellitaire de lensemble du globe et finir aujourdhui par
donner la possibilit aux utilisateurs
de se dplacer dans les rues de certaines villes comme si on y
tait.
I.3-
Global System for Mobile Communications (GSM)
"Le Global System for Mobile Communications (GSM)
(historiquement appel Groupe
spcial mobile ) est une norme numrique de seconde gnration pour
la tlphonie
mobile." [1]
HistoireI.3.1-
Durant lvolution des systmes de tlcommunication, beaucoup de
systmes ont tdvelopps sans bnficier dune quelconque
standardisation. Ceci a conduit lapparition de
nombreux problmes directement relis la compatibilit entre
systmes, et ce surtout avec le
dveloppement de la technologie radionumrique. Do la ncessit
dinstaurer un standard
capable de rsoudre ces problmes. Deux standards ont vu le jour,
le CDMA et le GSM.
Cependant, le standard GSM a pris une plus grande ampleur
surtout dans les pays europens
alors que le CDMA est plutt utilis en Amrique du Nord.
Sur la priode allant de 1982 1985, de nombreuses discussions ont
eu lieu pour dcider
de la nature (analogique ou numrique) du systme instaurer. Ainsi
aprs de nombreux tests
sur terrain, loption dun systme numrique a t retenue pour le
GSM. En mai 1987, il a t
convenu dadopter le TDMA5(Accs multiple rpartition dans le
temps) comme mthode de
multiplexage. Enfin en 1989, le standard GSM ft valid, et il na
cess dvoluer depuis en
5TDMA: Time division multiple access.
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5/20/2018 Carte Gps Gsm
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8Chapitre I : Etat de lart
offrant toujours de nouveaux services (voix, wap, SMS). De nos
jours, ce standard a donn
naissance une nouvelle technologie : lUMT6(communment appel
3G).
Architecture du GSMI.3.2-Le rseau GSM est constitu de plusieurs
entits fonctionnelles dont les fonctions et
interfaces sont bien dfinies. Le rseau GSM peut tre divis en 4
parties :
MS (Mobile Station) : la station mobile nest autre quun
quipement physique
permettant de rceptionner les ondes radios, de faire laffichage
et de traiter les
signaux numriques, ainsi quune carte SIM. Son but est de
permettre lutilisateur
daccder aux services fournis par le rseau GSM (voix, SMS).
BSS (Base Station Subsystem) : le Sous-systme Radio est constitu
dune station
de base qui permet de transmettre et de recevoir les ondes radio
des diffrents MS, et
dun contrleur dont le rleprincipal est la gestion de la frquence
et de lintervalle de
temps allous chaque utilisateur.
NSS (Network Switching System) :le systme rseau a pour rle de
commuter les
appels entres usags du rseau mobile ou entre le rseau mobile et
le rseau fixe, ainsi
que la gestion des services mobiles comme lauthentification par
exemple.
OSS (Operation Support Subsystem) : le sous-systme dexploitation
est lentit
fonctionnelle depuis laquelle loprateur rseau peut visionner et
contrler le systme.
Lune de ces fonctions principales est de fournir une vue gnrale
du rseau et
permettre ainsi de procder des activits de maintenance et de les
organiser.
- Mobile Switching Center (MSC)
- Home Location Register (HLR)
- Visitor Location Register (VLR)
- Equipment Identity Register (EIR)
- Authentication Center (AuC)
- Public Switched Data Network (PSDN)
- Integrated Services Digital Network (ISDN)
- Public Switched Telephone Network (PSTN)
- Public Land Mobile Network (PLMN)
- Chargeback Center (CBC)
- The Base Transceiver Station (BTS)
- The Base Station Controller (BSC)
6UMTS: Universal Mobile Telecommunications System
Figure I-3 : Architecture Diagram of GSM Network [3]
-
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9Chapitre I : Etat de lart
Short Text Messages (SMS)I.3.3-
Les services offerts par le GSM ne sarrtent pas au simple
transfert de la voix, mais ils
vont bien au-del de ceci. En effet, les services sont nombreux
et varis, on peut en citer
lidentification du numro, le renvoi dappel, le GPRS mais le
service qui nous intresse
dans la suite de ce projet est celui de la messagerie (SMS).
La notion de SMS a t introduite pour la premire fois en 1987. Il
sagit dun service de
communication textuel utilisant des protocoles de communication
standardiss. Un SMS
supporte un maximum de 160 caractres par message de faon ce que
le message puisse
sincorporer aux formats des signaux dj existants. Les messages
sont envoys vers le SMSC
(Short Message Service Center) qui va les stocker et les envoyer
leurs destinataires une fois
disponibles, sinon il les garde pour plus tard.
I.4-Carte SD
Les cartes SD (Secure Digital) sont des mmoires flash de
stockage qui procurent une trs
grande capacit, non volatiles et rinscriptibles, et tout ceci
dans une petite taille. Ces cartes
sont beaucoup utilises dans de multiples outils lectroniques
(appareil photo, systme GPS,
tlphone portable). La capacit des cartes SD na cess daugmenter
depuis son lancementen 1999 pour atteindre aujourdhui les 128Go.
Les spcifications de la carte SD cites dans le
tableau ci-dessous sont fixes par le SD Card Association
Tableau I-1: Standard des Cartes SD
Standard SD
Dimensions 32 x 24 x 2.1 mm
Poids 2.0 grammes
Voltage 2.73.6 V
Protection dcriture Oui
Brochage 9 broches
Interface SD ou SPI
Consommation en courant < 75 mA (criture)
La vitesse des cartes SD est mesure de trois manires diffrentes
: en Ko/s (kilo-octets
par seconde), en Mo/s (mga-octets par seconde) et en un systme
de mesure en "x" similaire
celui des CD-Rom ou "x" est la vitesse correspondante
150Ko/s.
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10Chapitre I : Etat de lart
I.5-Traceur GPS
DfinitionI.5.1-
Le traceur GPS est un outil utilisant le Global Positionning
System (GPS) pour dterminer
lemplacement exact dun vhicule, personne ou tout autre objet
auquel il est attach et
enregistrer sa position intervalle rgulier. Les donnes collectes
par le traceur GPS peuvent
tre traites de deux manires : soit enregistres dans lunit de
traage, soit transmises une
base de donnes centrale ou un ordinateur connect internet et ce
en utilisant un tlphone
portable (SMS/GPRS), les ondes radios Ceci permet de visualiser
lobjet traqu sur une
carte numrique soit en temps rel ou en analysant le trac dune
faon diffre en utilisant un
logiciel de traage GPS (GPS tracking software).
Un traceur GPS est essentiellement compos dun module GPS pour
recevoir les signaux
mis par les satellites et pouvoir ainsi calculer les coordonnes,
et dun outil de stockage
(optionnel) qui peut tre une carte mmoire ou tout autre type de
mmoire flash et dun outil
denvoi dinformation.
Types de traceur GPSI.5.2-
Les traceurs GPS peuvent tre classs en trois grandes familles :
"Data Loggers" (stockeurde donnes), "Data Pushers" (metteurs de
donnes) et "Data Pullers" (extracteurs de
donnes). La diffrence entre ces familles rside dans la faon avec
laquelle est manipule la
donne pour arriver destination (centrale de surveillance,
personne physique).
Data loggers
Le GPS enregistreur se limite enregistrer dans sa mmoire interne
la position de
lunit, et ce un intervalle de temps rgulier. Ce type de traceur
possde soit un
connecteur pour carte mmoire ou bien une mmoire flash accessible
via un port USB. Ce
qui permet de tlcharger les donnes sur un PC pour de plus amples
analyses.
Data pushers
Cest le type de traceur GPS le plus utilis. Il est aussi connu
sous le nom "GPS beacon"
(balise GPS). Contrairement au data loggers, le data pusher ne
stocke aucune information,
mais les envois directement un intervalle rgulier vers un
serveur donn qui peut stocker
et analyser les donnes instantanment.
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11Chapitre I : Etat de lart
DataPullers
Il sagit dun rcepteur GPS mis cte cte avec un modem GSM dans un
seul boitier,
tous deux aliments par la mme batterie. A intervalle de temps
rgulier, le GSM envoie
un message via SMS/GPRS contenant les donnes collectes par le
rcepteur GPS.
Conclusion
Comme conclusion pour ce chapitre, on peut dire que ltat actuel
de la technologie nous
donne la possibilit de positionner un objet avec une grande
prcision se trouvant nimporte
quel endroit de la surface de la Terre et de transmettre ses
coordonnes de faons diverses.
Cependant, en plus dtre trs onreux, les systmes existants sont
trs peut configurables
empchant ainsi de fournir au client un outil qui satisfasse
toutes ses demandes.
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12
II Chapitre II : Analyse fonctionnelle
Chapitre II :Analyse fonctionnelle
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13
Chapitre II : Analyse fonctionnelle
Introduction
Comme nonc dans la Norme Franaise NF X 50-151, "Le premier pas
d'une dmarche
rationnelle de conception de produit est l'expression du besoin
(). La pratique de l'Analyse
de la valeur a montr que l'expression fonctionnelle du besoin
tait un facteur dterminant de
la comptitivit. Un outil mthodologique est apparu ncessaire pour
dtecter et formuler le
besoin et justifier en aval les exigences techniques (). La
dmarche originale et rigoureuse
du Cahier des Charges Fonctionnel (CdCF) rpond cette attente"
[4]
Ce qui entraine quchaque fois quun nouveau projet est ralis, il
faut suivre un certain
nombre dtapes importantes pour le bon droulement de ce dernier.
Ainsi, au dbut de
chaque projet visant crer (conception) ou amliorer
(re-conception) un produit, une analyse
fonctionnelle simpose. Il sagit dun lment crucial pour la bonne
ralisation de ce projet.
Au cours de cette analyse seront dtermines les fonctions
principales, les fonctions
secondaires ainsi que les fonctions de contraintes du produit.
De ce fait, les caractristiques du
produit seront correctement dimensionnes.
II.1-Analyse du besoin
Lanalyse du besoin seffectue laide du diagramme "bte cornes". Il
sagit dun outilfaisant partie des lments de mthode APTE
7et qui permet de dfinir le besoin auquel
rpond le systme. En effet, avant dimposer une solution, il faut
connaitre les demandes du
march vis parce quun projet na de sens que sil satisfait un
besoin existant.
Avant de raliser la bte cornes, il faut bien dlimiter le systme
: " le systme est tout ce
qui est sous le contrle potentiel du concepteur dans chaque
situation de vie. " Ce qui nous
7La Mthode APTEest la proprit intellectuelle et commerciale
exclusive de la Socit APTE, conformmentaux dispositions du Livre
1er du Code de la Proprit Intellectuelle, relatif aux droits
dauteurs.
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14Chapitre II : Analyse fonctionnelle
mne affirmer que notre systme est le traceur GPS avec tous ses
lments (localisation,
transmission et visualisation)
Pour pouvoir dresser le diagramme bte cornes, il est impratif de
rpondre trois
questions fondamentales :
A qui le produit rend-il service ? => Parent/Chef
dentreprise,
Sur quoi agit-il ? => Objet/Vhicule/Personne localiser,
Dans quel but ? => Golocalisation.
Parent/Chefdentreprise
Objet/Vehicule/Personne localiser
Traceur GPS
Go-localisation
Figure II-1 : Bte cornes
II.2-Analyse des fonctions de service
Aprs avoir clairement dlimit le systme et dfini les besoins,
vient ltape de
lidentification des fonctions du systme. Deux types de fonctions
sont considrer :
- Fonctions principales : qui illustrent les raisons pour
lesquelles le systme a t cr. Il
sagit dune relation cre par le systme entre deux ou plusieurs
lments de son
milieu dutilisation.
- Fonctions secondaires : qui mettent en relief les contraintes
auxquelles lobjet doit
satisfaire.
Pour ce faire, une liste des situations de vie est dabord dresse
pour bien analyser les
fonctions de service chaque phase du cycle de vie du systme et
elle comporte : sur la route,
la fabrication, le transport, la maintenance. Pour chaque
situation de vie, une analyse part
-
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15Chapitre II : Analyse fonctionnelle
sera effectue. On commence toujours par la situation de vie la
plus pertinente savoir la
situation sur la route.
Situationde vie : Sur la route
Pour la situation de vie sur la route, on inventorie les lments
denvironnement suivant :
- Objet/Vhicule/Personne go-localiser
- Parent/Chef dentreprise
- Conducteur
- Energie
- Milieu ambiant
- Habitacle
-
Electricien auto
Ce qui nous mne dresser le diagramme de la pieuvre suivant :
Traceur GPS
Normes
Parent/Chef
dentrepriseEnergie
Habitacle
Conducteur
Objet/
Vehicule/Personne
Milieu
Ambiant
FP1
FC5
FC4
FC1
FC3
FC2
Figure II-2 : Diagramme de pieuvre, situation sur la route
-
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16Chapitre II : Analyse fonctionnelle
Fonction principale :
- FP1 : Go-localiser objet/vhicule/personne tout instant par le
parent/chef dentreprise.
Critres :
Vitesse objet: 1 200km/h
Localisation : surface de la Terre
Occurrence de rception : Priode configurable
Sur demande
Lieu de rception : Bureau (sur PC)
Extrieur (sur tlphone
cellulaire)
Type de donne Carte mondiale numrique
Fonction de contrainte :
- FC1 : Avertir le conducteur en cas de problme.
Critres :
Itinraire Dviation de 2Km
Vitesse 90 Km/h max
Immobilit 15 min max
- FC2 : Interagir avec les normes prexistantes.
Critres :
Transmission Norme GSM
Communication Norme USB
- FC3 : Etre aliment en nergie lectrique.
Critres :
Voltage 12V
- FC4 : Rsister au milieu ambiant.
Critres :
Humidit 60% min
Vibration -
Interfrence
lectromagntique
-
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17Chapitre II : Analyse fonctionnelle
- FC5 : Ne pas tre encombrant.
Critres :
Taille 10x10x5cm max
Poids 100g max
Place Encastrable
- Situationde vie : A larrt
Pour la situation de vie larrt, on inventorie les lments
denvironnement suivant :
- Donnes
- Oprateur
-
Electricien auto
Ce qui nous mne dresser le diagramme de la pieuvre suivant :
Traceur GPSDonnes
Electricienauto
Oprateur
FP1
FC1
Figure II-3 : Diagramme de pieuvre, situation l'arrt
-
FP1 : Collecter facilement les donnes par loprateur. Critres
:
Stockage Moyenne capacit
Format Texte
- FC1 : Etre facilement install.
Critres :
Support Clips
Outils Outils standards
-
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18Chapitre II : Analyse fonctionnelle
- Situationde vie : fabrication
- Outils disponibles
- Matriaux homologus
-
Situationde vie : maintenance
- Accs rapide pour dmonter
- Simple rparer
- Situationde vie : transport
- Simple dacheminement
- Emballage rsistant au choc
II.3-Analyse des fonctions techniques
Pour effectuer lanalyse des fonctions techniques, il faut
dresser les diagrammes FAST8de
chaque fonction tablie prcdemment laide des diagrammes de
pieuvre. Le diagramme
FAST traduit de faon rigoureuse chacune des fonctions de service
en fonction(s)
technique(s) ensuite matriellement en solution(s)
constructive(s).
La mthode du diagramme FAST consiste se poser 3 questions pour
chaque fonction :comment, pourquoi et quand. Le diagramme FAST
constitue alors une multitude de donnes
primordiales pour avoir une bonne connaissance du produit.
Voici ci-dessous les diagrammes FAST des fonctions les plus
pertinentes, savoir la
fonction principale et les deux fonctions de contraintes FC1 et
FC2.
Remarque : Notre tude ne va porter que sur la situation de vie
suivante : sur la route.
8FAST : Functional Analysis System Technique.
-
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19Chapitre II : Analyse fonctionnelle
FP1Go-localiser objet tout instant par
loprateur
FT11
Localiser lobjet
FT12Obtenir les
informationsncessaires
FT13Stocker les
informationsrecueillies
FT14Transmettre les
informationrecueillies
FT111Rceptionner du signalmise par le satellite
FT112Emettre les trames
extraites du signal trait
FT121Rceptionner les trames
mises suite FT11
FT122Traiter les trames et
extraire les informations
FT131Transfrer les
information traites surun espace mmoire
FT141Calculer lintervalle de
temps entre deuxtransmission
FT142Mettre en formelinformation
transmettre
Antenne
Module GPS
Connexion filaire
Microcontrleur
Carte SD
Microcontrleur
Microcontrleur
Fonction Principale FP1 Fonctions Techniques Solutions
Figure II-4 : Diagramme FAST pour FP1
FC2
Interagir avec les
normes
prexistantes
FT21
Communiquer
avec le rseau
GSM
FT22
Communiquer
avec un
ordinateur
Module GSM
Connexion USB
Fonction Contrainte FC2 Fonctions Techniques Solutions
Figure II-5 : Diagramme FAST pour FC2
-
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20Chapitre II : Analyse fonctionnelle
FC1Avertir le
conducteur en casde problme
FT11Vrifier si le
conducteur estsur litinraire
FT12Vrifier lavitesse duvhicule
FT111Lire litinraire stock en
mmoire
FT112Comparer la position
actuelle avec litinraire
FT121Lecture des informations
des trames
Carte SD
Microcontrleur
Microcontrleur
Fonction Contrainte FC1 Fonctions Techniques Solutions
Figure II-6 : Diagramme FAST pour FC1
II.4-Elaboration du produit
Llaboration du produit se fait laide du diagramme SADT9. Il
sagit dune mthode
danalyse et de conception de tout type de systmes. Cette mthode
a t mise au point par la
socit Softech aux Etats Unis. Il sagit dune mthode danalyse par
niveaux successifs
dapproche descriptive dun ensemble quel quil soit. Cette
technique permet daider la
gestion dun projet.Le SADT est avant tout un langage de
communication, et ce tous les
niveaux de llaboration du projet en permettant lorganisation des
diffrents flux (objets,
informations, nergie) pour donner une vision globale du systme
qui se prcise chaque
passage dun niveau un autre dans le diagramme SADT.
A-0
Go-localiser un Objet/
Vhicule/PersonneObjet non go-localisObjet go-localis sur
carte numrique
Energie lectrique 5V
Energie lectrique 12V
Traceur GPS
Configuration
Information dtat
Signal radio
Figure II-7 : Diagramme SADT A-0
9Structured Analysis and Design Technic
-
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21Chapitre II : Analyse fonctionnelle
Le niveau ci-dessus est le niveau le plus global. Il permet non
seulement didentifier les
diffrents flux qui sont notamment le flux dnergie (lectrique),
le flux dinformation (signal
radio et configuration), mais aussi la fonction globale du
systme (golocaliser un objet) ainsi
que les matires duvre dentre (objet non localis) et de sortie
(objet golocalis sur carte
numrique). Ainsi on peut en tirer la valeur ajoute du traceur
GPS qui est la golocalisation.
En tendant ce diagramme laide dune analyse descendante, on
obtiendra le niveau A0 qui
reprsente la dcomposition en lments ou sous-fonctions du niveau
mre A-0 et permet
ainsi daffiner la perception du systme et de sa structure.
1
Dterminer la
Position de l'objet
2
Visualiser la
position de l'objet
TITLE:NODE: NO.: 1A0 Go-localiser un Objet/Vhicule/Personne
Energie lectrique 12V Energie lectrique 5V
Configuration
Informations sur la
position de lobjet
Information dtat
Objet go-localis sur
carte numriqueObjet non-
go-localisParamtres de
fonctionnement
Traceur GPS
Module
Fixe
Module
EmbarquInformation dtat
Signal radio
Des satellites
Figure II-8 : Actigramme A0 Golocaliser un objet
Il est clair (figure II-8) que lonpeut diviser notre systme en
deux grands blocs :
Le module embarquII.4.1-
Ce module va tre install dans le vhicule retracer. Ce module est
aliment travers un
rseau lectrique embarqu que reprsente celui de la voiture. Ce
rseau fournit une tension
continue de 12V et un courant dans les alentours de 3A. Comme
indiqu dans la figure II-9, le
module embarqu est constitu de trois parties en interaction les
unes avec les autres. La
premire partie permet lacquisition des donnes transmises par les
satellites et le calcul de la
position du vhicule et fournir ainsi les trames NMEA qui seront
traites au sein de la partie
intelligente du systme. Ainsi le microcontrleur reoit et traite
les trames pour en extraire les
-
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22Chapitre II : Analyse fonctionnelle
informations pertinentes ncessaires pour la golocalisation pour
ensuite les envoyer la
troisime partie de ce module o les donnes seront dune part
stockes sur une carte SD et
dautre part envoyes dune faon priodique ou sur demande par SMS
via le module GSM.
Ce qui fait que ce traceur GPS regroupe en fait les trois types
de traceurs qui existent en ce
moment sur le march savoir Data Loggers" (stockeur de donnes sur
carte SD), "Data
Pushers" (metteurs de donnes de faon priodique configure par
lutilisateur) et "Data
Pullers" (extracteurs de donnes sur demande de lutilisateur), ce
qui reprsente une
innovation sur la faon de manipuler les donnes du traceur
GPS.
Voici ci-dessous un actigramme dtaill de toutes les composantes
de ce module ainsi que
les interactions qui existent entre elles.
TITLE:NODE: NO.: 2A1 Dterminer la position de l'objet
11
Rceptionner le
signal radio du
satellite
12
Extraire les trames
ncessaires
13
Stocker les
coordonnes
14
Envoyer/
Rceptionner les
Donnes
Trames NMEAConsignes pour les diffrents modules
Donnes ncessaires
Carte Mmoire
Module GSM
Microcontrleur
Module GPS
Donnes
stockes
Donnes
transmises
Energie lectrique
Energie lectrique
Signal
radio
Module Embarqu
Figure II-9 : Actigramme A1 Dterminer la position de lobjet
Le module fixeII.4.2-
On peut placer les lments de ce module en deux classes :
matrielle et logicielle. En ce
qui concerne la partie matrielle, elle est constitue dun module
GSM qui sert soit
rceptionner les SMS mis par le module embarqu contenant les
coordonnes de lobjet, soit envoyer la configuration de ce dernier
(numro de tlphone, intervalle denvoi de donnes,
-
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23Chapitre II : Analyse fonctionnelle
requte de donnes). Une foi linformation reue, elle doit tre
transfre lordinateur.
Pour ce faire, on a besoin dun outil dinterfaage, qui se
matrialise dans le microcontrleur.
Ce dernier transforme les donnes reues par SMS en trames USB
comprhensibles par le PC.
Quant la partie logicielle, il sagit dune application conviviale
et simple dutilisation,
offrant lutilisateur une interface de communication avec le
traceur GPS en lui procurant
une carte mondiale sur laquelle seront affiches les positions
des diffrents vhicules. Cette
application permet aussi lutilisateur de configurer dune faon
trs simple les diffrents
paramtres du systme.
TITLE:NODE: NO.: 3A2 Visualiser la position de l'objet
21
Rceptionner/Envoyer les
donnes
22
Transmettre lesdonnes
l'ordinateur
23
Afficher la positionde l'objet
Donnes en SMS
Ordinateur +application JAVA
Microcontrleur
Module GPS
Objetgo-localis
Energie lectrique
Donnestransmises
Module Fix
Trames USB
Consigne de configuration
Configuration transmettre
Configurationtransmise
Figure II-10 : Actigramme A2 Visualiser la position de
lobjet
Conclusion
Pour clore ce chapitre, il est ncessaire de mettre laccent sur
limportance de lanalyse
fonctionnelle pour, non seulement faciliter la conception et le
choix des solutions techniques,
mais aussi viter tout malentendu entre lquipe de conception et
le client. En effet la fin de
lanalyse fonctionnelle, un cahier des charges fonctionnel est
dress et approuv par le client
et le responsable de lquipe de travail.
-
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24
III Chapitre III : Conception du systme
Chapitre III :Conception du systme
-
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25
Chapitre III : Conception du systme
Introduction
Durant ce chapitre, on sintressera la conception de notre
systme. La conception se
droule sur deux tapes. La premire tape est celle de la
conception lectronique qui
comporte le dimensionnement de lalimentation, le choix des
composants Quant la
deuxime partie, elle traite le ct logiciel de la conception et
elle englobe le dveloppement
de lapplication JAVA desktop ainsi que le code des diffrents
microcontrleurs ncessaires.
III.1-Conception lectronique
Les alimentationsIII.1.1-
Chacun des lments du systme a sa propre contrainte en termes
dalimentation
lectrique. En effet, chaque composant (PIC, Module GSM) est
aliment par une tension
diffrente des autres composants, ce qui nous pousse utiliser
diffrents types de rgulateurs
pour satisfaire ces contraintes. Comme soulign ds le dbut, notre
systme comportera deux
modules distincts : le premier est aliment directement partir de
lallume-cigare de la voiture
qui fournit 12V/3A, alors que le deuxime sera aliment partir dun
transformateur. On peut
utiliser une large gamme de transformateurs. En effet la tensio
n dentre ncessaire peut
varier entre 7V et 43V. Laissant ainsi une grande marge de
manuvre dans le choix de cedernier. Trois types de rgulateurs sont
ncessaires pour notre systme :
Rgulateur LM317
Cest un rgulateur ajustable capable de fournir un courant
garanti de 1.5A et une tension
variant de 1.2V 37V selon la formule ci-dessous :
-
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26Chapitre III : Conception du systme
Pour faire varier la tension de sortie, il faut disposer de deux
rsistances places entre la
broche de sortie VO et la broche dajustement ADJcomme indiqu
dans la figure III-1.
VI
3
VO
2
ADJ
1
LM317T
7 43V 3.8V
Figure III-1 : Montage du rgulateur LM317
Ce rgulateur sert alimenter les deux modules GSM disposs sur les
deux parties du
systme, ce qui nous amne utiliser deux rgulateurs LM317 : lun
sert abaisser 3.8V
une tension gale 12V sur le module embarqu et lautre une tension
comprise entre 7V et
12V sur le module fixe.
Rgulateur LM3940
Cest un rgulateur dsign pour procurer un courant garanti de 1A
et fournir une tension
de 3.3V partir dune source de 5V. Il permet de garantir cette
tension de sortie pour une
tension dentre allant jusqu 4.5V. Une simple capacit place entre
la broche VO et leGND suffit stabiliser le rgulateur (voir figure
III-2). Ce rgulateur sert alimenter la carte
SD qui a besoin dune tension comprise entre 2.7V et 3.6V.
VI3
VO2
GND
1
LM39405V 3.3V
Figure III-2 : Montage du rgulateur LM3940
Rgulateur L7805
Cest un rgulateur dsign pour procurer un courant garanti de 1A
et fournir une tension
de 5V partir dune source allant jusqu 35V. Une simple capacit
place entre la broche
VO et le GND suffit stabiliser le rgulateur. Une deuxime capacit
entre la broche VI et le
GND est ajoute vu lloignement du rgulateur par rapport la source
de tension, permettant
-
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27Chapitre III : Conception du systme
ainsi de procurer au rgulateur une meilleure stabilit (voir
figure III-2). Ce rgulateur sert
alimenter la majorit des composants du systme et plus
particulirement le microcontrleur.
VI
3
VO
2
GND
1
78L05
3 24V 5V
Figure III-3 : Montage du rgulateur 78L05
Remarque : vu la non-disponibilit du rgulateur LM3940, il a t
remplac par un
rgulateur ajustable de type LM317.
MicrocontrleursIII.1.2-
Le terme microcontrleur est utilis pour dcrire un systme qui
inclut au minimum un
microprocesseur, une mmoire de programme, une mmoire de donnes
et des entres/sorties.
Dautres composants peuvent se trouver dans un microcontrleur,
par exemple des compteurs,
des "timers" Puisquil sagit du composant "intelligent" du
systme, le choix des
microcontrleurs utiliser est une tche accomplir dune faon
mticuleuse.Comme notre
systme comporte deux modules indpendants, il est impratif
dutiliser deux
microcontrleurs distincts. Il est aussi noter que leurs rles
sont tout fait diffrents, do la
ncessit dopter pour deux microcontrleurs de caractristiques
diffrentes.
Commenons par le module embarqu. Dans ce module, le rle du
microcontrleur est,
principalement, de collecter les informations transmises par le
module GPS et leur traitement
pour en extraire les donnes ncessaires, qui seront ensuite
stockes sur une carte mmoire
dune part, et dautre part envoyes via SMS. Cependant, il est
souligner que la transmission
des donnes par le module GPS se fait en continu et non sur
demande du microcontrleur, ce
qui nous impose dutiliser un microcontrleur offrant une grande
capacit en terme de
mmoire de donnes. Dun autre ct, la communication avec la carte
SD se fait via le
protocole SPI10
. Il est certes possible de configurer un port SPI en logiciel
(Soft SPI), et ce en
choisissant quatre broches du microcontrleur, mais il est
prfrable que ce soit un port SPI
matriel (Hard SPI) vu la plus grande efficacit et rapidit
quoffre le matriel par rapport au
logiciel. Enfin, le microcontrleur doit en plus de cela, offrir
au moins un port RS232 logiciel
10Serial Peripheral Interface
-
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39/76
28Chapitre III : Conception du systme
et un autre matriel. Ce qui porte le nombre de broches, impratif
au bon fonctionnement du
systme, douze.
Deux microcontrleurs correspondent ces spcifications : le PIC 11
18F252 et le
PIC18F452. Ces deux PIC prsentent les mmes caractristiques une
diffrence prs. Cette
diffrence rside dans le nombre de broches utilisation gnrale. En
effet le PIC 18F252
prsente 28 boches alors que le PIC 18F452 en prsente 40. Cela
dit, vu que les deux
microcontrleurs ont le mme prix, et dans un souci doffrir une
possibilit dvolution du
systme, notre choix cest arrt au PIC18F452. Ce dernier sera opr
avec un cristal de
20MHz et ce pour garantir une bonne vitesse dexcution des tches
accomplir.
En ce qui concerne le module fixe, le microcontrleur qui y est
install a un rle
dintermdiaire entre le module GSM et le PC. Il sert extraire les
donnes transmises via
SMS partir du module GSM et les envoyer au PC via le protocole
USB. Pour cette raison, le
PIC choisi devra supporter ce type de communication. De
nombreuses rfrences existent sur
le march. Mais ceux qui nous intressent sont les PIC 18F2550 et
18F4550. Comme cest le
cas pour le microcontrleur du module embarqu, et pour les mmes
critres dvolution, le
PIC 18F4550 a t retenu. Ce dernier fonctionnera avec un cristal
de 8MHz qui est largement
suffisant pour recevoir les donnes du module GSM. Alors que pour
la communication USB,
ncessite quant elle une frquence de 48MHz pour le High speed ;
cette dernire sera gnr
lintrieur du circuit intgr laide de loscillateurinterne du
PIC.
Remarque : Le choix des microcontrleurs PIC comme solution nest
d qu un souci de
disponibilit que ce soit pour le composant lui-mme ou pour son
programmateur. Par
exemple un microcontrleur ATMEL de la famille AT90USB aurait pu
remplacer le
PIC18F4550.
ModulesIII.1.3-
Module GPS
Le module GPS est llment central du systme puisquil va permettre
le calcul de la
position exacte de lobjet, ce qui fait que son choix est un peu
dlicat. Mais ce qui rend la
besogne encore plus dlicate cest de trouver le juste quilibre
entre performance et prix.
Puisque le but premier du systme, aprs la golocalisation, rside
en lobtention dun
11Peripheral Interface Controller
-
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29Chapitre III : Conception du systme
systme le moins cher que possible pour pouvoir simposer sur un
march dj riche en
matire de Traceur GPS.
Un certain nombre de caractristiques doivent tre prises en
compte pour le choix du
module GPS. En premier lieu, il faut bien regarder le chipset
utilis dans le module, car ce
dernier est la partie centrale qui va permettre le calcul des
coordonnes et ainsi fournir le
positionnement exact de lobjet. Ensuite vient le critre de la
sensibilit du rcepteur qui va
influencer sur la position o sera plac le traceur (apparent sur
le tableau de bord ou cach).
Enfin, le voltage utilis par le rcepteur nest pas moins
important, vu que ceci vitera
dutiliser des composants supplmentaires pour la rgulation de la
tension.
Cest pour ces critres que le choix sest enfin arrt au rcepteur
GPS "EM-406A" bas
sur le chipset SiRF StartIII qui lui procure une sensibilit
exceptionnelle de lordre de
-159dBm. En plus de cela, le rcepteur est dot dune antenne de
rception intgre vitant
ainsi tout branchement supplmentaire. En ce qui concerne
lalimentation, le module
fonctionne avec une tension variant de 4.5 6.5V, une tension
considre comme standard et
ainsi viter tout composant additionnel quant la consommation
de courant, elle est de 44mA. Le module dispose dune LED qui
montre ltat (recherche de position, position trouve). Le
rcepteur GPS utilise la communication srie et envoi ainsi
les
trames NMEA12
au microcontrleur. Ces trames seront
dtailles ultrieurement.
Module GSM
Le module GSM a pour seul but lenvoi et la rception de SMS.
Nanmoins, et toujours dans un esprit dinnovation et de
dcouverte, le module GSM choisi offre la possibilit dutiliser
non
seulement le rseau GSM (pour les SMS), mais aussi la
possibilit
dutiliserle GPRS, laissant ainsi place au systme dvoluer.
Le TM2 de la marque Teltonika est le module retenu pour ces
caractristiques
(quadribandes, GPRS, commande AT) ainsi que pour son faible
cout. Il est cependant
souligner quun support supplmentaire a d tre rajout au module vu
la non-disponibilit
des moyens de soudure permettant lintgration du module dans le
systme (voir annexe 5).
12National Marine Electronics Association
Figure III-5 : Module TM2
Figure III-4 : Module EM-406A
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30Chapitre III : Conception du systme
Avec sa consommation en courant de 300mA (en communication) et
une tension
dalimentation de 3.8V, le TM2 est parfait pourune utilisation
embarque. Ce dernier a aussi
besoin dune antenne RF externe omnidirectionnelle. Le module GSM
est utilis via une
communication srie et des commandes AT.
Schma du systmeIII.1.4-
Comme prcis dans le chapitre analyse fonctionnelle, le systme se
divise en deux parties
dont voici le schma explicatif de chacune delle:
CarteSD
Rgulateur3.8V
GPS ReceiverEM406A
Microcontrleur18F452
Soft_TX
Soft_RX RB6
RB7
GND
Input 12V
Rgulateur 5V
Module GSMTeltonika TM2
3.8V
RC6
Adaptation duniveau de
tension
RC7RXTX
5V
Rgulateur3.3V
5V
SPI
RC2
RC5
3.3V
Figure III-6 : Diagramme bloc du Module embarqu
Ce module comporte un lment central, le microcontrleur PIC
18F452, qui est en
communication avec les diffrents modules savoir, le rcepteur
EM-406 (en RS232, baud
rate = 4800 bps), le module TM2 (en RS232, baud rate = 119200
bps) et la carte SD (en SPI).
-
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31Chapitre III : Conception du systme
En plus de ces modules, on trouve sur cette carte un certain
nombre de rgulateurs permettant
de fournir chacun deux le voltage ncessaire pour leur
fonctionnement. Et enfin, on peut
remarquer lutilisation dune adaptation duniveau de tension sur
la communication Tx entre
le microcontrleur et le TM2 et ce en utilisant un diviseur de
tension pour obtenir la tension
de 3.3V maximale supporte par le port Tx du GSM. Le mme principe
est utilis pour les
signaux de la communication SPI o la tension maximale supporte
pour la communication
de la carte SD est de 3.6V.
Rgulateur
3.8V
Microcontrleur
18F4550
Input 12V
Module GSM
Teltonika TM2
3.8V
RC6
Adaptation du
niveau de
tension
RC7RX
TX
RC4
RC5
GND
USB Port
5V
D+D-
Figure III-7 : Diagramme bloc du Module Fixe
Comme pour le premier module, celui-ci comporte un
microcontrleur PIC 18F4550
connect dune part au PC via le port USB et dautre part au modem
GSM. Un rgulateur
variable LM317 sert fournir la tension ncessaire au module TM2
aliment par une tension
externe de 12V, alors que le microcontrleur tire directement le
courant partir de la
connexion USB.
-
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32Chapitre III : Conception du systme
III.2-Conception logicielle
Normes et protocolesIII.2.1-
Avant de dcrire les diffrents algorithmes utiliss dans ce
systme, il est judicieux de
commencer par prsenter les diffrents protocoles utiliss pour le
transfert des donnes.
Commandes AT
Les commandes AT sont spcifies par lorganisme de standardisation
de
tlcommunication europen (ETSI). Ils permettent daccder
directement aux fonctions dun
module GSM par lintermdiaire dune connexion srie. Ces commandes
sinspirent du
standard Hayes. Chaque instruction commence par les caractres
"AT" code en ASCII qui
dsigne labrviation du mot "Attention" et se termine par un
retour chariot (CR : Carriage
Return). A chaque fois quune commande ou instruction est envoye
au module, ce dernier
doit rpondre soit favorablement par un message suivi dun "OK"
soit dfavorablement par un
"ERROR". Voici ci-dessous une liste des commandes AT les plus
communes.
Tableau III-1 : Commandes AT
Commandes Fonction
AT+CGMI Identification fabriquant
AT+CGMM Identification modle
AT+CSCS Alphabet utilis par le module
AT+CPAS Etat dactivit du tlphone
AT+CPIN Entrer le code PIN
AT+CSQ Qualit du signal
AT+CMGF Slection du format du SMS (PDU ou TEXT)
AT+CMGR Lecture dun SMS
AT+CMGS Envoie un SMS
AT+CMGW Ecriture dun SMS
Trames NMEA
Le rcepteur GPS EM-406A, comme tout autre module GPS bas sur le
chipset SiRF
permet de fournir des trames comprenant toutes les donnes
ncessaires pour bien se
positionner nimporte quel endroit de la surface de la terre. Ces
trames sont appeles
NMEA. Ces trames, au nombre de sept, sont classes dans le
tableau ci-dessous :
-
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33Chapitre III : Conception du systme
Tableau III-2 : Trames NMEA
GGA heure, position et donnes de type fixe
GLL Latitude, longitude, heure en GMT
GSA Mode dopration du GPS, les satellites utiliss pour le
positionnement ,
valeur DOP13
GSV Le nombre des satellites en vue et leurs identifiants,
altitude, azimut, SNR
MSS SNR, force du signal, frquence
RMC Heure, date, position, vitesse
VTG Vitesse par rapport au sol
Lutilit de chacune de ces trames est expliqueplus en dtail dans
lannexe6.
Protocole SPI
Une carte SD peut tre interface avec un microcontrleur par deux
protocoles diffrents :
protocole carte SD et protocole SPI. Comme le protocole SPI est
plus communment utilis et
quil a de multiples avantages (protocole simple de
communication, communication en full
duplex, interfaage matriel simple), il sera adopt dans notre
systme. Le bus SPI est un bus
srie asynchrone. Les outils utilisant les bus SPI oprent en mode
maitre-esclave. Les quatre
files que comporte le bus SPI sont : sortie (DO data out), entre
(DI data in), horloge (CLK
clock) et slection (CD chip select).
Une carte SD dispose dun jeu de registres qui fournissent des
informations propos de
ltat de la carte. Quand le mode SPI est activ, les registres
suivants sont disponibles :
- Registre didentifiant de la carte (CID): contient toutes les
informations relatives
au constructeur.
- Registre de donnes spcifiques la carte (CSD) : contient la
vitesse de transfert,
taille des secteurs, format des fichiers
-
Registre de configuration SD (SCR) : contient des informations
sur des options
spciales de la carte ainsi que ses limites en termes de
performance.
- Registre de contrle des oprations (OCR) : contient le profil
de la carte en ce qui
concerne le voltage VDD.
Pour rcuprer une donne de la carte SD ou y crire une donne, lhte
doit spcifier la
longueur du bloc de donne lire/crire (entre 1 et 512 octets)
ainsi que ladresse de dbut ne
dpassant pas la capacit de la carte.
13Dilution of precision
14Signal to noise ratio
-
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34Chapitre III : Conception du systme
Protocole USB
Universal Serial Bus est lune des interfaces les plus utilises
dans les produits
lectroniques de consommation de nos jours. LUSB est une
interface srie grande vitesse
de transfert offrant aussi une alimentation. Les donnes sont
transmises sous forme de
paquets. Un paquet commence par une synchronisation qui permet
au rcepteur de
synchroniser son horloge avec la donne. Puis arrivent les octets
de donnes suivis par un
signal de fin de paquet. Un paquet identifiant (PID), constitu
de 4 bits, suit directement le
signal de synchronisation et permet de reconnaitre le type
dopration suivre.
Chaque appareil utilisant le protocole USB possde un descripteur
qui renferme
lidentifiant du constructeur, la version de lappareil, la
version de lUSB quil supporte, le
nom de lappareil Ainsi chaque projet bas sur la communication
USB doit imprativement
contenir un fichier source descripteur. Le mode de communication
quon va adopter est le
HID (Humain Interface Device).
Programmes des microcontrleursIII.2.2-
Pour reprsenter un programme informatique normalis, une norme
ISO15
a t instaure
en 1985 et porte le numro ISO 5807 et elle dcrit de faon dtaille
les diffrents symboles
utiliser. Ce type de reprsentation porte le nom dorganigramme
(flowchart) et reprsente un
algorithme ou un processus, montrant les tapes en tant que
boites de diffrentes formes.
15International Standards Organization
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35Chapitre III : Conception du systme
Module Fixe
Fonction Principale Interruption USB
Comm
unicationentrePCetModuleGSM
Dbut
Initialisation
Nouveau
SMS?
Bon
numro?
O Envoi des
donne au PC
(via USB)
O
Configuration?
N
Envoi SMS de
configuration
O
N
N
Dbut
interruption
Maintient
en vie de la
connexion
USB
Remise 100
du timer
Fin interruption
Figure III-8 : Organigramme du module Fixe
La figure III-8 reprsente lorganigramme du module fixe. On peut
clairement lire que ce
dernier fonctionne en boucle infinie, durant laquelle il vrifie
larrive de nouveaux messages,
vrifie leurs origines et traite les donnes reues. En plus de
cela, sur demande de loprateur,
via linterface JAVA, le module envoie la configuration souhaite
(numro de tlphone,intervalle denvoi de donnes). Il est aussi noter
quen plus de cette fonction principale,
une interruption base sur le "timer" est mise en place et se
produit chaque 3.3ms. Pour ce
faire, le "timer" TMR0L est initialis 100, ainsi avec une
horloge tournant 48Mhz
(interne), le 3.3ms est obtenu par cette quation :
( ) , avec 0.083s = priode de lhorloge
et 256 est la taille prdfinie du "timer" (8 bits).
Cette interruption sert maintenir la connexion tablie entre le
PC et le microcontrleur.
-
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36Chapitre III : Conception du systme
Module Embarqu
Fonction Principale
Positionnementetmiseen
formedescoordonnes
Configuration
Soft_UART
Port.B
Dbut
Oprations
Saisie
trames
Oprations
criture SD
Opration
De Structuration
GSM
ConfigurationSoft_UART
Port.D
Intervalle
atteint?Envoi SMS
O
Initialisation
Erreur
N
N
O
Figure III-9 : Organigramme du module embarqu
Lalgorithme du module embarqu (figure III-9) est nettement plus
compliqu que celui
de la partie fixe. Il est constitu de quatre grands
sous-processus, qui dcrivent chacun une
opration part, mais dpendante des rsultats des autres fonctions.
Ces fonctions sont
dtailles dans ce qui suit.
-
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37Chapitre III : Conception du systme
Module Embarqu
Saisie Trames Ecriture sur SD
Collectiondescoordonnes
Dbut
Caractere != $
Lire les
trames
N
O
Donne != *O
Fin
N
Dbut
N dexcution
= 0
Extraire la date de
la trame RMC
O
Extraire lheure et
les coordonne
de la trame RMC
N
Extraire la vitesse
de la trame VTG
Fin
Figure III-10 : Organigramme manipulation des trames
A cette tape (figure III-10), la procdure "saisie trames" est
excute sept fois daffiles
pour rcuprer toutes les trames mises par le rcepteur GPS. Les
trames sont comprises entre
les deux caractres $ et *. Une fois toutes les trames mmorises
dans un stockage tampon,
elles sont traitespar la procdure "criture SD", ou la date sera
extraite pour lutiliser fin de
nommer le fichier crer et o seront stockes les dplacements du
jour. Aussi seront
extraites les coordonnes de lobjet chaque instant, ainsi que sa
vitesse. Toutes ces
informations sont ensuite transfres la carte SD.
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38Chapitre III : Conception du systme
Module Embarqu
Structuration des donnes du SMS
Miseenformedescoordonnesenvoyer
Dbut
N dexcution
= 0
Configuration dumodule GSM
(Commande AT)
O
Ecriture du SMS
N
Fin
Nouveau SMS Bon numro?O Changement des
paramtres
N
Configuration?O O
Demandescoordonnes
NN
Ecriture du SMSO
N
Envoi du SMS
Figure III-11 : Organigramme transfert de donnes
Enfin on trouve lorganigramme de structuration des donnes
(figure III-11) qui seront
envoyes par SMS. Dans cette phase, deux tches sont effectues. La
premire consiste en la
vrification de larrive dun nouveau message et sa lecture pour
connaitre la tche
accomplir (changer les paramtres ou envoyer des coordonnes.
Alors que la seconde est la
mise en forme du contenu du message transmettre en temps
opportun (rcurrence de
transmission).
-
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39Chapitre III : Conception du systme
Programme de linterfaceIII.2.3-
Il sagit l de la dernire tape de conception du traceur GPS et
non la moins importante.
En effet, il est question dans cette tape de fournir
lutilisateur un accs aux informations
dsires dune faon simple et conviviale. Pour ce faire, il ny a
pas mieux quune application
ralise base du langage JAVA. Notre choix sest arrt ce langage en
particulierpour
diverses raisons, dont la plus importante est la portabilit des
applications ralises par ce
dernier. La simple prsence dun environnement JAVA (Java Runtime
Environment ) est
suffisante pour faire fonctionner lapplication. Nanmoins, le
langage JAVA prsente divers
sous catgories dont notamment JAVAFX, JAVA Me Comme il sagit
dune application
destinepour lutilisation sur un PC et offrant une interface
lutilisateur, on a opt pour une
"JAVA Desktop Application".
Lapplication se divise en trois grandes parties qui sont : les
entre/sorties, laffichage et le
traitement. Aucune de ces parties nest moins importante que les
autres.
Entres Sorties
Lapplication prend ces donnes partir du port USB du PC et les
envois via le mme
port. Cependant, comme nimporte quel langage de haut niveau, le
JAVA ne permet pas
daccder directement aux donnes prsentes sur ce port. Ce qui nous
amne utiliser un
intermdiaire permettant le dialogue entre le logiciel (haut
niveau) et loutil matriel. Cet
intermdiaire porte le nom de pilote (Driver). Notre application
nchappe pas la rgle, et
exige ainsi de choisir un pilote capable de traduire les trames
envoyes par le microcontrleur
et les transmettre lentre de notre application (et vis vers sa).
Mais en plus du pilote, il faut
aussi trouver la librairie qui permet de bien lexploiter.
Malheureusement, microchip noffre
rien dans ce sens, ce qui nous a obligs nous tourner vers
dautres constructeurs compatibles
avec le PIC, et notamment le constructeur ATMEL, qui offre le
pilote (AtUSBHID.dll) ainsi
que sa librairie du mme nom.
Traitement des donnes
Le traitement des donnes consiste extraire les coordonnes et
autres informations
reues via le port USB et les placer dans des variables
distinctes. Aussi, les coordonnes
reues du GPS doivent subir une transformation pour pouvoir tre
correctement affiches sur
lcran. Les donnes envoyes par SMS sont sous la forme de
coordonnes GPS NMEA :
Degre Minutes.m (exp : 37 32.3564), ces coordonnes doivent tre
transformes pour
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40Chapitre III : Conception du systme
pouvoir tre affiches sur une carte mondiale, et ce sous la forme
Degre.Minutes (exp
37.53927). Pour ce faire on applique la formule suivante :
Ensuite, et grce lutilisation dune carte mondiale open source
(figure III-12) qui est
"OpenStreetView", on est capable de visualiser directement notre
objet sur lapplication sans
avoir utiliser une tierce application, vitant ainsi
linstallation de logiciel supplmentaire et
rduisant le cot dventuelles licences acheter.
Figure III-12 : Interface JAVA
-
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41Chapitre III : Conception du systme
Affichage
Pour mieux faciliter lutilisation de lapplication, une interface
graphique intuitive est
propose. Celle-ci est base sur la librairie swing propose par
tous les IDE Java. Sont offert
loprateur, un bouton connexion qui permet dtablir la liaison
entre le PIC et lapplication.
Pour pouvoir effectuer cette liaison, Le VID (Vendor Identifier)
et le PID (Product Identifier)
doivent correspondre ceux configurs ultrieurement dans le
descripteur (ct
microcontrleur). Aussi dautres informations sont prsentes
lutilisateur, comme la taille
du buffer utilis pour le transfert de donnes ou encore ltat de
fonctionnement de
lapplication. Enfin on a les coordonnes de lobjet et son point
quivalent sur la carte
(Waypoint).
Conclusion
Tout au long de ce chapitre, on a runi tous les lments
ncessaires la ralisation de
notre projet, quils soient des outils matriels ou logiciels.
Ainsi, et aprs avoir vrifi les
spcifications de chaque composant, on a pu raliser un montage
complet permettant
deffectuer la tche vise et un logiciel permettant lutilisateur
de bien profiter de son
produit. Aprs toutes ces tapes, il est temps de raliser le
montage et de le tester sur le plan
pratique. Ce sera lobjet du prochain chapitre.
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IV Chapitre IV : Simulation et ralisation
Chapitre IV :Simulation et ralisation
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43
Chapitre IV : Simulation et ralisation
Introduction
Ce chapitre est en quelque sorte la concrtisation du travail
prsent dans les chapitres
prcdents. En effet durant ce chapitre, on va simuler nos deux
montages (module fixe et
module embarqu), et ce laide de divers outils de simulation et
notamment le logiciel ISIS.
Ensuite, la carte sera ralise et teste pour finalement valider
les travaux effectus.
IV.1-Simulation du systme
Durant cette tape, de multiples outils informatiques seront
utiliss. Certains sont
gnraux (ISIS) et dautres sont spcifiques notre application
(VirtualGPS) . Aprs avoir
ralis le montage de simulation de la carte su r ISIS et fini
dcrire le code destin aux PIC et
avant de pouvoir effectuer les simulations, il a fallu faire
quelques prparations avant de
commencer la simulation. En effet, pour pouvoir simuler une
entre de donne via le port
COM venant du logiciel de gnration de trames GPS virtuelles, il
a fallu crer une liaison
entre deux ports COM fictifs.
Pour ce faire, loutil "Virtual
serial Port Driver" a t dune
grand aide. En effet comme le
montre la figure IV-1, il suffit
de choisir les ports virtuels
crer et relier. Ensuite, utiliser
ces mmes ports dans ISIS
dune part en utilisant le
COMPIM (figure IV-2) et
VirtualGPS dautre part. Figure IV-1 Pilote de Ports srie
virtuels
-
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44Chapitre IV : Simulation et ralisation
Le COMPIM est un port srie virtuel incorpor dans le logiciel
ISIS
et permettant linteraction entre le simulateur et nimporte quel
outil
(rel ou virtuel) connect au PC.
Quant au VirtualGPS (figure IV-3), il sert remplacer le vrai
module GPS en gnrant les
trames NMEA une frquence variable. Ainsi le dveloppeur peut
choisir la position
imposer au GPS ainsi que la date, lheure, la vitesse
Figure IV-3 : gnrateur de trames NMEA
Une fois tous ces outils de simulation mis en place et le
programme du PIC install sous
ISIS, vient le temps dobserver les rsultats qui saffichent sur
le terminal virtuel. Voici deux
figures (IV-4 et IV-5) qui prsentent respectivement les trames
NMEA saisies par le PIC
18F452, stockes sur sa mmoire et retransmises (la retransmission
ne sert que pour la
simulation ou le dbogage pour dtecter une quelconque anomalie)
et les instructions AT
destines au module GSM pour la transmission dun SMS frquence
dfinie.
Figure IV-2 : COMPIM
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45Chapitre IV : Simulation et ralisation
Enfin on trouve loutil de simulation de la connexion USB (USB
Analyser) qui permet de
visualiser tous les paquets transmis et reus par lUSB et ainsi
dtecter une ventuelle erreur
de programmation du PIC ou de linterface graphique Java.
Figure IV-6 : Analyseur USB
IV.2-Ralisation de la carte
Aprs stre assur que tout fonctionne bien sur le plan thorique et
dans la simulation,
vient ltape de la pratique. Bien sr, la pratique nest pas
toujours identique la thorie, cest
pour cette raison quil a fallu faire des tests prliminaires sur
plaque essai. Une fois que le
systme fonctionne dans son intgralit, arrive la dernire tape qui
est le routage et la
ralisation des cartes lectroniques. La figure IV-7 montre le
schma du routage des deux
modules fixe et embarqu.
Figure IV-4 : Trames NMEA (PIC)
Figure IV-5 : Commandes AT
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46Chapitre IV : Simulation et ralisation
Pour pouvoir bien tester la carte une fois ralise, il est
indispensable de prvoir un outil
de contrle (figure IV-8) des donnes qui vhiculent sur la carte
(entre et sortie du
microcontrleur). Cest pour cette raison, quune autre carte,
pouvant tre appele carte de
dbogage a t ralise. Cette carte est constitue dun circuit intgr
MAX232 ainsi quun
connecteur srie femelle. Son utilit est de pouvoir connecter
nimporte quelle sortie srie (destine pour les modules) au PC
et
de ce fait visualiser les donnes sur lhyperterminal. Cette
carte
est trs bnfique et permet non seulement un gain important de
temps et deffort, mais elle aide surtout bien localiser les
sources derreurs en labsence doutils de dbogage sophistiqus
comme ceux fournis avec le PICkit.
Enfin, le systme a t mis en marche. Et comme
indiqu dans la figure IV-9, le module fixe a bien t
reconnu par le PC et son pilote a t correctement install.
Figure IV-7 : Schma du routage des cartes
Figure IV-8 : Carte de dbogage
Figure IV-9 : Detection du matriel
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5/20/2018 Carte Gps Gsm
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47Chapitre IV : Simulation et ralisation
En plus de cela, le module embarqu a mis les coordonnes qui ont
t reues par le PC et
affiches sur lcran comme lindique la figure III-12, o le point
indique la position de
lobjet, et la bannire indique la