Systèmes embarqués : la transition au démarrage doit être contrôlée

Avez-vous un rituel matinal ? En ce qui me concerne, je ne peux pas commencer la journée sans le mien.

Mon cerveau a du mal à se mettre en route sans un petit-déjeuner copieux, un café bien chaud et cinq minutes passées à parcourir ma boîte mail, même s'il n'y a aucun message non lu.

C'est la même chose pour votre système intégré !

Bien que vous n'ayez pas besoin de servir de café au microcontrôleur de votre circuit imprimé, vous devez vous assurer qu'il gère efficacement l'état de transition pendant la mise sous tension.

Comment la transition au démarrage peut nuire au fonctionnement des systèmes embarqués ?

La transition au démarrage désigne le court instant entre la mise sous tension et l'initialisation complète du microcontrôleur.

Cela se produit généralement en quelques millisecondes, voire microsecondes, et est pratiquement imperceptible à l'œil nu. Mais à l'échelle de l'électronique, cette durée est équivalente à plusieurs mois ou années.

La plupart des concepteurs de systèmes embarqués donnent la priorité à l'algorithme de l'application et à la conception du matériel et négligent cet état critique de « démarrage ».

Après tout, comment de simples millisecondes pourraient-elles altérer un appareil électronique ?

Si vous restez dans cet état d'esprit, ce n'est qu'une question de temps avant qu'une faille ne survienne lorsque quelqu'un met votre système sous tension.

Recommandations pour éviter d'activer accidentellement une pompe

La plupart des microcontrôleurs et des circuits intégrés prennent peu de temps avant d’être entièrement mis sous tension et opérationnels.

Au cours de cette période de transition, les broches d'entrée/sortie sont généralement dans leur état par défaut, à savoir « entrée ». Mais il arrive aussi qu'elles subissent une défaillance et fluctuent entre une logique « haute » et « basse » pendant la transition vers la mise sous tension.

Dans les applications réelles, les broches de sortie peuvent être indirectement connectées à des actionneurs, des pompes ou des moteurs qui peuvent être déclenchés accidentellement lors de la mise sous tension. Or, vous ne voulez pas faire face à de mauvaises surprises lorsque votre système embarqué fonctionne sur le terrain.

Dans certaines circonstances, des situations imprévues peuvent même présenter un risque pour la sécurité publique.

Comment gérer la transition au démarrage dans les systèmes embarqués ?

Il y a peu de choses qu'un ingénieur en micrologiciels ne puisse faire avant que le code d'un microcontrôleur ne soit exécuté. Par conséquent, la plupart des efforts pour gérer la transition au démarrage incombent au concepteur de matériel.

Une pratique consiste à placer des résistances de tirage ou de rappel sur la sortie pour s'assurer qu'elle est toujours en sécurité pendant la mise sous tension.

Par exemple, un moteur doit rester éteint jusqu'à ce que le microcontrôleur décide qu'il doit être activé. Dans les applications de sécurité, vous devez concevoir les contrôleurs d'accès aux portes pour maintenir le verrou électromagnétique sous tension jusqu'à ce qu'il ait complètement démarré.

Les concepteurs de matériel doivent donc évaluer la conception en fonction des applications au cas par cas.

Dans certains cas, une simple résistance peut s'avérer insuffisante. Dans les cas où plusieurs entrées sont connectées à des drivers logiques, leurs sorties peuvent se comporter de manière imprévisible et déclencher à tort la sortie du contrôleur, malgré les résistances de tirage ou de rappel.

Une solution simple aux problèmes de démarrage transitoire

Dans ce cas-là, votre conception doit disposer d'un contrôle plus intelligent qui active les drivers logiques uniquement lorsque le microcontrôleur est complètement sous tension.

La plupart d'entre eux ont une broche de validation de sortie (OE) que les concepteurs acheminent normalement vers la masse ou le VCC pour la maintenir activée en permanence.

Pour atténuer les effets de la transition au démarrage, vous pouvez acheminer l'OE des drivers logiques vers l'une des broches de sortie du microcontrôleur et l'extraire au niveau de tension adapté pour la maintenir désactivée pendant le démarrage.

Prendre toutes ces précautions simplement pour s'assurer que le système intégré fonctionne correctement pendant quelques millisecondes peut sembler inutile. Mais après avoir évité les dommages matériels et les blessures, vous constaterez que cela en vaut la peine.

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Votre système intégré se comporte de manière erratique au démarrage ? Parlez-en à un de nos experts.