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1G05 MICROCONTROLEURS - GED

En pratique

  • Cette unité d'enseignement (UE) articule 1 activité d'apprentissage :
    • MICROCONTRÔLEURS
  • En 2025-2026, elle s'organise au premier quadrimestre et couvre 2 crédits (ECTS).
  • L'enseignement est principalement centralisé dans le campus : Gramme
  • Cette UE est remédiable d'une session à l'autre
  • Modalités d'enseignement
    • Sous-groupe
    • Travaux pratiques dans un local équipé spécifiquement
    • en autonomie

Activité d’apprentissage

Les finalités de l'UE

Les systèmes embarqués (systèmes numériques de logique programmée à base de microcontrôleurs) sont omniprésents autour de nous.
La finalité de cette UE est d’acquérir les compétences nécessaires à la maîtrise et au développement de ce type de systèmes, tant du point de vue software que hardware, afin de compléter les compétences en électronique numérique d'un ingénieur polyvalent.

Les compétences du profil cadre ciblées par cette UE sont les suivantes :

·       Développer un projet interdisciplinaire (SA5)

·       Assurer une expertise critique de recherche (SA6)

Le niveau de développement attendu relève de l’“Apprenti·e ingénieur·e”, car il s’agit d’une première mise en situation, liée aux contraintes du métier dans toute sa complexité, dans laquelle l’étudiant·e expérimente le développement d’un projet de système embarqué. De la création du projet à la présentation du résultat final, l’UE encourage la créativité, l'apprentissage autonome, la collaboration, et vise à renforcer la capacité transversale à mobiliser les savoirs scientifiques et technologiques dans la résolution d’un problème d’ingénierie de complexité modérée.
Cette UE sera également l'occasion de développer des compétences transversales essentielles en matière de gestion de projet, de travail en équipe et de communication.

L’objectif de cette UE sera poursuivi à travers les activités de l’UE « Systèmes IoT», qui aura lieu au deuxième quadrimestre de MA1.

Les activités d’apprentissage de l’UE permettent aux étudiant·es de mobiliser les savoirs, savoir-faire et savoir-être suivants (SA5 et SA6 du profil cadre) : 

·       En mobilisant des savoirs techniques, de manière autonome, dans des exercices d’application ciblés (SA 6.7)

·      En définissant l’objectif et les besoins du projet (SA6.1)

·       En proposant une solution efficiente (SA5.3)

·       En justifiant les choix posés (SA5.4)

·       En réalisant un projet fonctionnel (SA6.3)

·       En présentant la solution et les résultats obtenus (SA5.5)

Les contenus de l'UE

Le cours d’électronique programmée de BAC3 aura établi les bases théoriques et pratiques de ce type d’électronique, lesquelles sont le point de départ de cette UE.
Cette UE place cette fois le focus sur la mise en œuvre d’un "système embarqué". A travers l’analyse, la conception, la réalisation et la présentation d’un projet, utilisant un microcontrôleur STM32L476 de la famille STM32 de ST (utilisation de la plateforme de développement STM32CubeIDE), l'étudiant abordera une première application des « systèmes embarqués » « up to date », programmés en "langage C".

Des éléments plus théoriques seront évidemment omniprésents, à travers la révision et le renforcement de bases théoriques vues au cours de « Systèmes logiques programmés » de BAC3, et l’apprentissage de nouveaux outils "hardware" (architecture et périphériques internes d'un microcontrôleur « up to date ») et "software" (édition, compilation et debugging).

Dans le cadre de cette UE, les étudiant·e·s réaliseront un projet complet de « système embarqué », en suivant les étapes suivantes :

  1. Rédaction du cahier des charges : objectif du projet, et identification des besoins et des spécifications du projet
  2. Analyse et synthèse d’une solution efficiente : fonctionnalités nécessaires et leur agencement
  3. Prise en main de la carte STM32 : initiation aux outils de programmation et "debugging"
  4. Réalisation de la solution : fonctionnalités externes (capteurs et actionneurs) et internes (configuration des périphériques internes, interruptions et programme en langage « C ») au microcontrôleur
  5. Présentation orale : présentation de l’application et des résultats obtenus
  6. Analyse critique : justification des choix techniques posés et discussion quant aux résultats obtenus

Les acquis d'apprentissage visés par l'UE

À l’issue de cette UE, l’étudiant·e sera capable de :

  • rédiger un cahier des charges structuré
  • concevoir et réaliser un système embarqué répondant aux spécifications, c.à.d. :
    • mobiliser ses savoirs dans la recherche d'une solution efficiente
    • représenter la solution grâce à un synoptique et des logigrammes fonctionnels
    • interfacer le microcontrôleur avec ses périphériques externes (capteurs et actionneurs)
    • utiliser à bon escient les périphériques internes au microcontrôleur
    • programmer le microcontrôleur (de la famille STM32) en langage C
  • présenter de manière critique un sujet technique

Ces acquis mobilisent des savoirs (électroniques, algorithmiques et informatiques), des savoir-faire (modélisation, programmation, mesures de signaux analogiques et numériques, documentation technique) et des savoir-être (autonomie, collaboration, communication, esprit d’analyse et de synthèse et esprit critique).

Ces acquis d’apprentissage seront jaugés via les épreuves suivantes :

  • Cahier des charges du projet
  • Synoptique et logigrammes "What to do" et "How to do"
  • Rapport écrit, donnant les détails de la réalisation, tant "hardware" que "software"
  • Défense orale du projet (note individuelle établie sur base de la qualité de la présentation et des réponses aux questions)
  • Tests e-learning

 

Les méthodes d'enseignement-apprentissage

Cette UE adopte une approche pédagogique axée sur l'apprentissage par projet. Les étudiant·e·s travaillent en groupes de 2 à 4 participants pour concevoir et réaliser un projet (impliquant un microcontrôleur STM32), en réponse à un cahier des charges qu'ils auront élaboré eux-mêmes. Au terme de la réalisation, le groupe fera une présentation du projet, au cours de laquelle les étudiant.e.s exposeront de manière critique les résultats obtenus et les méthodes et démarches utilisées pour les atteindre.

Cette approche renforce l'apprentissage actif, le travail d'équipe et la capacité à résoudre des problèmes concrets.

Selon les besoins, des rappels ou compléments théoriques seront donnés par l'enseignant.

Engagement attendu de la part de l'étudiant.e

Il est attendu de la part de l'étudiant :

  • une remise à jour suffisante de ses connaissances relatives aux systèmes d'Electronique numérique programmée, vues au cours de BAC3. Ces bases sont indispensables pour aborder sereinement le projet
  • une remise à jour (au cours de la réalisation du projet) de ses connaissances relatives à la programmation en langage C
  • une compréhension solide et une maîtrise suffisante des nouveaux outils abordés dans le cadre du projet
  • une assiduité et autonomie dans son travail, ainsi que de l'assertivité dans les travaux au sein de son groupe

Notons qu'il faut comprendre par "autonomie", d'une part une utilisation judicieuse de l'accompagnement par l'enseignant (pendant les séances de laboratoire) en tant que point de départ d'une recherche plus personnelle (une autonomie efficiente est synonyme de poser les bonnes questions aux bons moments), et d’autre part respecter au mieux l’échéancier. Il sera pour cela parfois (ou souvent) nécessaire d’avancer sur des parties « individuelles » en dehors des heures de laboratoire, lesquelles seront prioritairement utilisées pour des réflexions communes et des mises en commun de parties « individuelles » finalisées. L'enseignant est là pour aider à résoudre les problèmes rencontrés et à déterminer la meilleure approche pour les différentes fonctions du projet.

Evaluation du projet

Cette épreuve présente des modalités similaires pour toutes les sessions. Elle est organisée de manière continue. Il s'agit d'une épreuve intégrée. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite, une formulation orale, une réalisation par mise en pratique. L'épreuve repose sur des formulations personnelles. Elle se déroule à cours ouvert. La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

Evaluation de l'acquis 1 - Connaissances

Cette épreuve présente des modalités similaires pour toutes les sessions. Elle est organisée de manière continue. Il s'agit d'une interrogation. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. L'épreuve repose sur des réponses choisies parmi des propositions. Elle se déroule à cours fermé, avec des documents autorisés. La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

Règles de l’UE

Quels sont les supports et matériels de cours indispensables ?

Supports et matériels de cours

Ordinateur portable personnel

Comment la note globale de l’UE est-elle déterminée ?

Explication de la pondération des différentes épreuves

La note de l’UE « Microcontrôleurs » évaluent les acquis suivants :

  • 1 : Connaissance (partie "interruptions" du STM32 et éléments de programmation), évalué lors de tests réalisés pendant les séances de laboratoire
  • 2 : Elaboration et rédaction d'un cahier des charges du projet
  • 3 : Capacité d'analyse et de synthèse d'une solution efficiente (Synoptique et logigrammes "What to do" et "How to do")
  • 4 : Réalisation du projet : qualité de la mise en œuvre, tant hardware que software, et son débogage (utilisation du matériel de tests, capacité de remise en question quant aux origines de défauts, et capacité à y remédier)
  • 5 : Rapport écrit (détails techniques du projet)
  • 6 : Défense orale du projet (capacité à synthétiser un contenu technique, le présenter et le défendre (évalué lors de la phase de réponses aux questions))

La note globale de l’UE est couverte par l’évaluation intégrée.

En cas d’échec, la note de l'UE de seconde session sera établie sur base d’un travail suivant les mêmes critères.

 

Quelles sont les informations administratives de cette UE ?