Cartes d extensions Types de connecteurs d extensions Fonction ARCNET PCI PCMIA Télémètre Multisorties RS232 PCI Remplaçable par USB 2.

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1 5) Le PC embarqué 5.1) Critère de choix du PC embarqué. Afin d observer, d acquérir, de traiter, de stocker et de présenter toutes les informations recueillies par les différents capteurs embarqués dans le véhicule LARA-3D, celui-ci doit être équipé d un pc embarqué, qui répondra le mieux à ces besoins. Pour se faire, son choix doit obéir à un certain nombre de contraintes dont nous allons vous énumérer de façon chronologique l ordre d importance : ) Les modules d extensions, sont les critères sur lesquels notre attention s oriente en premier dans le choix de l ordinateur embarqué de la voiture prototype LARA-3D. Ce prototype utilise un grand nombre de capteurs (caméras, GPS, Télémètre ). Certains capteurs nécessitent pour l acquisition des données, des cartes d extensions particulières, et d autres se branchent directement via les ports USB, série, et parallèle disponible sur l ordinateur. Pour utiliser ces cartes qui se branchent directement sur la carte mère de l ordinateur, celle-ci doit disposer des connecteurs d'extensions (slots) libre pouvant accueillir des cartes d extensions. Les types de connecteurs d extensions qui répondent le mieux à nos besoins pour le PC embarqué sont les PCI, PCI-Express, et PCMIA qui sont en effet les plus répandus. Ceux-ci doivent donc être disponibles dans l ordinateur embarqué qu on choisira pour accueillir les trois principales cartes d extensions nécessaires pour notre prototype. Cartes d extensions Types de connecteurs d extensions Fonction ARCNET PCI PCMIA Télémètre Multisorties RS232 PCI Remplaçable par USB 2.0 Firewire IEEE1394a PCI Caméras IEEE1394b PCI-express Caméras Tableau récapitulatif des besoins en cartes d extensions du PC embarqué de LARA-3D ) Les ports, second critère motivant notre choix, ceux-ci doivent impérativement figurés dans le PC embarqué.les principaux ports utilisés dans le pc embarqué du prototype LARA-3D sont les suivants : Port USB : L Universal Serial Bus est dans le PC embarqué du prototype LARA-3D d une très grande nécessité car sa connexion à haute vitesse (480 Mbit/s soit 60 Mo/s pour l USB 2.0) permet la connexion des périphériques externes tel que les disques dur externes, le clavier, la souris, le Bus CAN etc. Ce qui motive encore plus le choix de ce port dans le PC embarqué est le fait qu il peut supporter le branchement simultané (Plug and Play), de 127 périphériques, en série sans avoir besoin de configurer quoi que ce soit. En plus de cela, le bus supporte les branchements et débranchements aussi bien à chaud qu'à froid (sans avoir besoin de redémarrer l'ordinateur) et fournit l'alimentation électrique des périphériques, dans la limite des 500 ma et 5V. Port Firewire : Il permet de faire circuler des données à haute vitesse en temps réel, de connecter des périphériques (notamment des caméras numériques) à très haut débit de 800 Mb/s (il devrait atteindre prochainement 1.6 Gb/s, voire 3.2 Gb/s à plus long terme). Il existe ainsi des cartes d'extension (généralement au format PCI ou PC Card / PCMCIA) permettant de doter un ordinateur de connecteurs FireWire. 10

2 Port série : Connue sous la norme RS-232 (aussi appelé EIA RS-232C ou V24) le port de communication de type série a tendance à être remplacé aujourd hui par l USB. Mais, sa robustesse et à sa simplicité lui valent ainsi, d être toujours d'actualité car il est à plusieurs reprise plébiscité par de nombreux terminaux embarqués présent dans LARA-3D à savoir, le GPS, la centrale inertielle, etc. Port parallèle : C est un port dont l utilisation est assez restreinte dans les applications du prototype LARA-3D, car ce type d'interface est aujourd'hui en cours de remplacement progressif par des interfaces de type USB et FireWire (IEEE 1394 a/b) qui offrent des plus grands débits, sont plus maniables, moins coûteuses et, surtout bien moins encombrantes. Port réseau : De la norme RJ45 10Base-T ou 100Base-TXS ce port de communication contrairement aux autres qui sont utilisés dans le PC embarqué, pour des besoins en temps réelle, remplit sa fonction principale dans des applications en laboratoire. Car, sa fonction dans le pc embarqué n intervient que lorsqu on souhaite se servir d un réseau Internet ou local, notamment pour récupérer ou traiter les données acquises par les capteurs et stocké dans l ordinateur embarqué, et effectuer des mises à jour des logiciels ou du système d exploitation. Types de ports USB 2.0 Série Parallèle Réseau Périphériques Souris, clavier, disque dur externe, Bus can. GPS, centrale inertielle. Utilisation en laboratoire Tableau récapitulatif des besoins en port du PC embarqué de LARA-3D Port série Port USB Port parallèle IEEE1394a IEEE1394b RJ-45 FIREWIRE Port réseau Différents types de ports utilisés dans le PC embarqué de LARA-3D 11

3 Type de port Débits maximums USB USB Mbit/s USB Mbit/s IEEE 1394a-s Mb/s IEEE 1394a-s Mb/s IEEE 1394a-s Mb/s Firewire IEEE 1394b-s Mb/s IEEE 1394b-s Mb/s IEEE 1394b-s Mb/s IEEE 1394b-s Mb/s série 9.6 Mb/s Parallèle 6 à 8 Mb/s Réseaux 10 à 100 Mb/s Tableau récapitulatif des débits maximums des différents ports 12

4 5.1.3 ) Le processeur : Afin de garantir la vitesse dans l interprétation et le traitement des données, le choix du processeur de l ordinateur embarqué dans lara-3d a respecté une règle importante qui est l'homogénéité de la machine. En effet, dans un esprit d équilibre, la fréquence du processeur doit être adaptée à celles des différents autres composants. La puissance des calcules et la vitesse du traitement des données en temps réelle étant importante, on a le choix entre les deux principales familles de processeur Intel et AMD. Mais ce n'est pas pour autant que le choix est simple car les gammes et le nombre de références sont très importants chez les deux fabricants. La similitude des modèles chez les deux familles de processeur étant fréquente, seule les différences des fréquences de fonctionnement et parfois de mémoire cache guidera notre choix vers l un des modèles de ces deux familles Type de processeur Pentium 4 Avantages - Excellentes performances (surtout série C avec technologie HyperThreading) - Faible température de fonctionnement (sauf série C à haute fréquence) - Bonnes performances le montage vidéo - Efficacité pour les applications en 3D - Grandes possibilités d'overclocking - Excellentes performances avec de la DDR 3200 si la carte mère supporte le Dual Channel Inconvénients - Prix élevé du processeur - Prix élevé des cartes mères compatibles - Prix élevé de la RAM type RAMBus Intel Celeron - Température de fonctionnement - Meilleur (prix) par rapport au P4 - Prix élevé des cartes mères compatibles. - Rapport prix/performances médiocre - Plus adapté à la bureautique core 2duo - Double coeur, nouvelle architecture Core - Fréquence d'horloge (1,86 à 2,93) GHz - Faible consommation électrique (42% de moins que les Pentium D) - Cache L2 partagé ayant jusqu'à 4 Mo de mémoire - Prix élevé du processeur. Athlon XP - Prix bas du processeur, de la RAM et des cartes mère compatibles (Socket A) - Performances de haut niveau (Barton) - Garantie de 3 ans - Dégagement de chaleur réduit sur les dernières versions (0.13µ et Barton) - Dégagement de chaleur très élevé sur les anciennes versions (0.18µ) - Moins rapide que le Pentium 4C HT pour le traitement vidéo - Moins rapide que le Pentium 4C HT pour la 3D AMD Duron - Prix extrêmement intéressant du processeur, de la RAM et des cartes mère compatibles (Socket A). - Très bonnes performances globales - Garantie de 3 ans - Dégagement de chaleur réduit. - Très grosses possibilités d'overclocking des versions supérieures à 1.3 Ghz - Mauvaise performance pour montage vidéo sur les versions jusqu'à 1.3 GHz inclus. - Performances justes pour la 3D sur les versions jusqu'à 1.4 GHz inclus. - Versions > 1.3 GHz uniquement compatible avec les cartes mères FSB 266 Mhz 13

5 5.1.4 ) Disque dur et mémoire système : Toujours dans un esprit d homogénéité entre les différents composants constituant le PC embarqué, le choix du disque dur et de la mémoire système à largement été adapté en fonction des différents composants,le processeur en particulier. - Disque dur : Le choix du disque pouvant répondre aux besoins de fonctionnement en temps réel que nécessite le PC embarqué s est focalisé autour de trois axes majeurs : 1. La vitesse de rotation (généralement 5400 tr/min, 7200 tr/min ou tr/min) Par rapport aux applications de stockage en temps réel du prototype LARA-3D, la vitesse de rotation du disque dur du PC embarqué est l un des éléments le plus important. Car, un disque dur avec une vitesse de rotation réduite, quelle que soit son interface ou sa dotation en mémoire cache, ne pourra jamais s'avérer réellement rapide. Ainsi, dans un souci de meilleur rapport qualité prix, notre choix en ce qui concerne le disque dur a été porté sur un disque dur doté d une grande vitesse de rotation (7200 tr/min) 2. l'interface (ATA 100, ATA 133, SATA 150) Pour garantir les performances du disque dur et par conséquences celles des applications auxquelles il fera face, le dévolu à plus été jeté sur le model ATA133 au détriment du ATA 100 ; l'écart de performances entre un model ATA 100 et un modèle en ATA 133 oscillant entre 10 à 20 % n étant pas à négliger. Le modèle SATA 150 a été écarté. Car, certes légèrement plus performant que le modèle ATA133 celui-ci ne fonctionne que sur les nouvelles cartes mères doté d une connexion SATA. L utilisation d une carte contrôleur SATA sur port PCI pour doter la carte mère du support de cette technologie est fortement déconseillé, car la limite à 133 Mo/sec du port PCI obligera le model SATA 150 à tourner en fait en "SATA 133" qui est l équivalent du model ATA la taille de la mémoire cache (généralement 2 ou 8 Mo) Dans un souci de rapidité et de précision dans les traitements des données acquises (par les différents capteurs dont dispose le prototype LARA-3D) et stocké dans le disque dur en temps réelle, celui-ci se doit d être le plus rapide possible. Ainsi, la taille de la mémoire cache devient l élément le plus important dans le choix du disque dur. Car, la mémoire cache influe considérablement sur la vitesse de lecture et le temps d accès en lecture séquentielle (lecture des nombreuses données acquises en même temps par les différents capteurs, chargement du système d exploitation et des logiciels ). Dans notre cas, pour permettre à l ordinateur d acquérir, de stocké, de traiter, d accéder et de présenter les données d'une façon efficace notre choix c est de préférence tournée vers un disque dure doté de 8 Mo de mémoire cache. La capacité du disque dur est également un point important dans le choix de celui-ci car, dans les applications relatives au prototype LATA-3D, les différents capteurs notamment les cameras acquiers des nombreuses données qui nécessitant d être stocké avant d être traité. L importance quantitative et capacitive des ces données oriente notre choix vers un disque dur doté d une grande capacité. On peut également augmenter la capacité de stockage par l ajout d un disque dur externe qu on connecte via le port USB ou Firewire à l ordinateur. 14

6 - Mémoire système : Ayant déjà répondu aux 3 questions principales qu on doit se poser avant de faire le choix d un type particulier de mémoire système à savoir : - Quel type de système on possède? - Quel type de travail on effectue? - Quelles applications logicielles on utilise? La notion la plus importante sur laquelle se base notre choix de mémoire système est avant tout la compatibilité du système en général, du processeur et de la carte mère en particulier. Car, le choix du processeur préalablement effectuer, impose le choix d un certain type de mémoire qui lui est nécessaire pour sont bon fonctionnement. Dans notre cas, le type de mémoire système compatible à l ordinateur embarqué est la DDR2-SDRAM (Double Data Rate two SDRAM). On distingue plusieurs types de DDR2-SDRAM qui sont : DDR2-400, DDR2-533, DDR2-667 et DDR Les nombres (400, 533,...) suivant DDR2-XXX représentent la fréquence de fonctionnement. La stabilité et la performance du système (rapidité du temps de réponse des applications, accélération du chargement des pages, exécution simultanée de programmes ) étant en partie liées à l importance de la taille et la fréquence de la mémoire système, le choix du type de la mémoire système se focalise en particulier sur celles disposants de grande capacité et de fréquences les plus élevées ) La consommation : le système étant totalement mobile, l ensemble des composants électriques nécessite une puissance de démarrage et une réserve d énergie plus grande car, toute l alimentation de la voiture est assurée par deux batteries branchées en parallèle. Ainsi, on augmente les ampères de démarrage à froid et la capacité de réserve, mais la tension reste inchangée à 12 V. Pour accroître l autonomie énergétique, le Pc embarqué doit fonctionner en consommant autant que possible une faible quantité d énergie tout en assurant un meilleur rendement. Un ordinateur pouvant s alimenter directement sur la batterie (12V) retiendra plus notre attention au détriment d un autre s alimentant sous 220V. On dispose de plusieurs moyens permettant d alimenter un ordinateur de 220 V sur une batterie (onduleur, convertisseur).mais, le fait que ces composants on aussi des besoins en tensions et en courant, il est préférable de limiter leur utilisation autant que possible. Composants Consommation Alimentation Carte PCI (moyenne) 5 10W 5V Carte vidéo AGP 30 50W +3.3V Carte réseau 10/100 4W +3.3V Disque dur IDE 7200 tr 5 20W +5V et +12V Disque dur SCSI tr 10 40W +5V et +12V Ventilateur de tour 3W pour chaque +12V Carte mère nue 25 40W +3.3V et +5V Mémoire vive 8W par barrette de 128MB +3.3V Intel 70W +12V AMD 70W +12V Lecteur DVD-ROM 10 25W +5V et +12V Graveur CD-RW 10 25W +5V et +12V Lecteur CD-ROM 10 25W +5V et +12V Besoins énergétiques des composantes courantes d un ordinateur. 15

7 5.1.6 ) Le boîtier : Le boîtier renfermant l'ensemble de l'électronique interne de l'ordinateur, son choix doit respecter certaines contraintes de bases telles que l'isolement phonique ou acoustique (pour objectif d'éviter la propagation du bruit), la ventilation ou encore la protection contre les rayonnements électromagnétiques. Les éléments de l'ordinateur pouvant atteindre des températures élevées, il est donc impératif de choisir un boîtier possédant une bonne ventilation, c'est-à-dire un maximum de ventilateurs ou radiateurs, ainsi que des aérations (entrées d'air, filtres à air amovibles, sorties d'air ). L alliage du boîtier doit être extrêmement robuste et résistant aux chocs car le fait que la quasi totalité des données à étudier est acquise lorsque le véhicule est en mouvement, le disque dur particulièrement fragile doit être isolée et protéger de tout impact et vibration. Les différentes cartes constituants le pc, les connexions à câble souple et les différents modules connecter sur celui-ci doivent parfaitement adhérés afin de résister aux multiples secousses et vibrations engendrées par le mouvement du véhicule. L encombrement dans le véhicule LARA-3D étant aussi un critère à prendre en considération dans le choix du pc embarqué, le choix du PC embarqué répond à celui d un boîtier donc l encombrement est réduit au maximum. Pour des raisons d ergonomie du boîtier, il est préférable que celui-ci dispose d un panneau de connecteur en façade ainsi que des voyants indicatifs de l état du pc embarquer ) Lecteur et/ou graveur CD et DVD+/- Un lecteur et/ou graveur CD et/ou DVD+/- (tout en un de préférence pour réduire l encombrement) n est pas l élément primordial dans le choix du PC embarqué. Mais, son utilisation peut s avérée être utile dans certain cas notamment pour l installation des logiciels (système d exploitation, base de cartographie, RT MAPS ) ou la sauvegarde sur CD/DVD de certaines données. Accessoirement, un lecteur de carte mémoire peut s avérer être aussi utile mais pas forcément nécessaire car la clé USB peut la remplacé dans la plus part des cas ) Prestations Parmi les nombreux choix de Pc embarqué sur lesquelles notre étude a été confrontée, une attention particulière a été portée sur les différentes prestations que fournissaient les différents constructeurs sur leurs produits après l achat. Disponibilité/Livraison: La disponibilité est un des attributs de la sûreté de fonctionnement. Notre choix se portera donc favorablement sur les constructeurs ou vendeurs qui délivrent correctement les services (en terme de délai et de qualité) au moment où on (l'utilisateur) en a besoin. Le temps de livraison s avérer être aussi un point a ne pas négliger dans le choix du PC embarqué. Service Après Vente (SAV) : Regroupant les actions de dépannage, de révision et de vérification périodiques des ordinateurs, des logiciels et des objets manufacturés produits par le constructeur ; le service qui s'occupe des clients après un achat doit assurer au mieux, la mise en marche, l'entretien et la réparation du PC embarqué acheter. Garantie : On n est jamais à l abri d une panne d origine matérielle, logicielle ou humaine pouvant advenir sur le PC embarqué acheter. Pour cela, le contrat définissant les engagements des constructeurs ou vendeurs quant à la qualité de sa prestation, et les pénalités engagées en cas de manquement doit être claire et stipulé une durée et le champs couvert. Cette qualité doit être mesurée selon des critères objectifs acceptés par les deux parties (vendeur et acheteur). Ex : temps de rétablissement du service en cas d'incident. Ainsi, un constructeur ou vendeur proposant une garantie favorable en prestations et en durée, retiendra plus notre attention. 16

8 5.2 ) PC embarqués étudiés 17

9 5.3) PC embarqué choisit Face avant Face arrière 18

10 Spécifications Model / constructeur AEC-6920 / AAEON Processeur Disque dur Vitesse du CPU Intel core 2 Duo Chipset Intel T7200 2Ghz 4Mo Socket 479,166 MHz(bus) Taille 2.5"*1 (120GB) au choix Vitesse???? Mémoire cache???? Type DDR2 Mémoire système Taille 1*1GB,1GB max Vitesse de bus Carte graphique Chipset DB-15 VGA RAM dédiée PCI 1 Module d'extension PCI-express 1 PCMIA 2 RS232 (485) 4 USB Interface Parallèle 1 IEEE 1394 x LAN 2*10/100/1000-TX RJ45 Connecteur Ecran/Clavier/Souris DB-15 VGA/PS/2 clavier et souris Lecteur disque Graveur/lecteur (CD) x Graveur/Lecteur (DVD) x Dimensions Longueur, Profondeur, Hauteur 221(L) mm*94.8 (P) mm*237.8 (H) mm Poids net 5.63 Kg Températures de fonctionnement - 15 ~ 50 C vibration 5 grms/5 ~ 500Hz opération aléatoire 1 grms/5 ~ 500Hz (disque dur) 50g crête d accélération (11msec de durée) choc 1g crête d accélération (11msec de durée) disque dur Alimentation DC 9V ~ 30V (convertisseur interne par défaut) AC 100V ~ 240V (adaptateur externe optionnel) Disponibilité 2 à 4 semaines SAV *B. **AB. ***TB. *** (2 à 4 semaines) Garantie 1 an extensible (5% => + 72 euros) PRIX (TTC) 1450 euros 19