SIGNATURESSignature EncadreurESPRITECSignatureDépartement delangue
Robot à base d’AndroidDEDICACESJe dédie ce travail en témoignage de mon profond respect, mon grand amour et toute magratit...
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Robot à base d’AndroidTABLE DES MATIERES SIGNATURES .........................................................................
Robot à base d’AndroidConclusion ............................................................................................
Robot à base d’AndroidVII.          Maquettes ...............................................................................
Robot à base d’AndroidMotor Driver TB6612FNG ................................................................................
Robot à base d’AndroidLISTE DES FIGURESFigure 1 - Android@Home ..............................................................
Robot à base d’AndroidFigure 35 - Interface de connexion ....................................................................
Robot à base d’AndroidLISTE DES TABLEAUXTableau 1 Comparaison entre les différentes solutions ...............................
Robot à base d’AndroidINTRODUCTIONGENERALEAndroid est devenu de plus en plus intéressant pour le développement de matériel...
Robot à base d’AndroidAndroid, soit un Robot à base d’Android.Tout au long de ce rapport, nous exposerons les différentes ...
Robot à base d’Android 1. PRESENTATION GENERALE        Introduction Nous présentons dans ce chapitre une étude préliminair...
Robot à base d’Android  - L’équipe ESPRIT Mobile1 réalise des Projets sur les différentes plateformes et systèmes  mobile,...
Robot à base d’Android  La migration et le déploiement du projet d’un environnement vers un autre ne se fait pas de  la mê...
Robot à base d’Android2. ETAT DE L’ARTIntroductionDans ce chapitre nous allons présenter quelques notions et technologies ...
Robot à base d’AndroidLe tableau ci-dessous présente une étude comparative entre les principales solutions sur lemarché.Cr...
Robot à base d’AndroidIOIO. La façon dont cela fonctionne est que la carte IOIO sera capable de communiquer avecle périphé...
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Robot à base d’Android       16 entrées analogiques (10-bits)       Jusqu’à 9 sorties PWM       Jusqu’à 4 liaisons séri...
Robot à base d’AndroidLe pack se compose de :     IOIOLib (V3.23) : API JAVA officielle pour le développement sous Androi...
Robot à base d’Android        Sélectionnez android.permission.INTERNET sous "Nom".       Assurez-vous que vous avez activ...
Robot à base d’Android3. SPECIFICATIONSET ANALYSE DESBESOINSIntroductionAprès avoir présenté le cadre général de notre pro...
Robot à base d’Android   1. Approche Agile vs. SéquentiellePour bien choisir notre type de méthodologie de travaille nous ...
Robot à base d’Androidpour une approche agile pour gérer notre projet.    2. Choix de méthodologiePuisque nous avons chois...
Robot à base d’Android    pour détecter des anomalies, tests fonctionnels pour valider la conformité aux besoins,    livra...
Robot à base d’Androidspécifiquement visée pour le développement mobile et surtout pour notre cas.Mobile-D est une approch...
Robot à base d’AndroidII. Identification des acteurs        L’acteur de notre Système Intelligent (Robot) s’intercale entr...
Robot à base d’Android   2. Besoin fonctionnels       a. Explorer un lieuLe ROBOT doit être explorateur, il doit être doté...
Robot à base d’Android       c. Contraintes d’utilisationL’interface utilisateur doit être simple et facile à comprendre p...
Robot à base d’Android       Cas d’utilisation 1: Explorer un lieuL’utilisateur sera capable de déplacer le ROBOT à distan...
Robot à base d’AndroidAfficher l’état de la batterie : elle permet à l’utilisateur de connaitre le pourcentage debatterie ...
Robot à base d’Android   2. Le 2ème Cas- Récupérer le Streaming Vidéo                            Figure 16 - cas dutilisat...
Robot à base d’Android   3. Le 3ème Cas- Détecter un obstacle                                   Figure 17 - Cas dutilisati...
Robot à base d’Android   4. Le 4ème Cas- Détecter une fuite de gaz                               Figure 18 - Cas dutilisat...
Robot à base d’Android   5. Le 5ème Cas- Récupérer l’état du ROBOT                              Figure 19 - Cas dutilisati...
Robot à base d’AndroidV. Diagramme de séquence systèmePour avoir une vue séquentielle globale sur les principales fonction...
Robot à base d’AndroidVI. Diagrammes de Séquence détaillésDans cette partie nous présentons une étude dynamique du projet ...
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ROBOT à base d'Android - Rapport PFE

  1. 1. SIGNATURESSignature EncadreurESPRITECSignatureDépartement delangue
  2. 2. Robot à base d’AndroidDEDICACESJe dédie ce travail en témoignage de mon profond respect, mon grand amour et toute magratitude à :Mes chers parents,Tous les membres de ma famille,Et tous mes amis. Houssem Eddine LASSOUED i Dédicaces
  3. 3. Robot à base d’AndroidREMERCIEMENTSC’est avec un grand plaisir que je tiens tout d’abord à exprimer toute mareconnaissance à mon cher encadrant à ESPRIT : Mr Imed AMRI, pour lattentionquil a apportée à mon projet tout au long de ses divers stades allant de l’idée à laréalisation et pour ces précieux conseils.Je veux aussi, adresser mes remerciements à tous les membres de l’équipe ‘’ESPRITMOBILE‘’ Sana, Salma, Wael, Hamza et Karray pour leurs soutien, appui etencouragement.Je suis redevable à tous mes enseignants d’ESPRIT pour leurs efforts qui ont guidémes pas tout au long de mes études universitaires.Que tous ceux qui mont soutenu de près ou de loin, trouvent dans ce travaill’expression de ma reconnaissance infinie.Je tiens enfin, à exprimer lhonneur que me font les membres du jury pour avoiraccepté de me prêter leur attention et évaluer mon travail. ii Remerciements
  4. 4. Robot à base d’AndroidRESUMLe travail présenté dans ce rapport, qui a été effectué au sein d’ESPRITEC, entre dans lecadre du projet de fin d’études pour l’obtention du diplôme national d’ingénieur entélécommunication. Il concerne la conception et la réalisation d’un ROBOT à base d’Android.Ce ROBOT assure un ensemble de fonctionnalités tels que l’exploration des milieuxquotidiens, dangereux et inaccessibles, il assure la sécurité dans les milieux industriels, par ladétection d’obstacles, détection de fuite de gaz, envoi d’alerte, par plusieurs moyens.Mots-clés: Android, Robot, Embarqué, IOIO, capteursABSTRACTThe work presented in this report, which was performed within ESPRITEC, is part of thegraduation project for the National Diploma in telecom engineering, it concern the designand implementation of an Android Based ROBOT.This ROBOT ensures a variety of features such as the exploration of daily zones, dangerousand inaccessible; it provides security in industrial sectors, obstacle detection, detection ofgas leakage, sending alarm by several methodsKeywords: Android, Robot, Embedded, IOIO, sensors. iii Résumé
  5. 5. Robot à base d’AndroidTABLE DES MATIERES SIGNATURES .................................................................................................... i DEDICACES ...................................................................................................... i REMERCIEMENTS ........................................................................................... ii RESUM ........................................................................................................ iii TABLE DES MATIERES .................................................................................... iv LISTE DES FIGURES ....................................................................................... viii LISTE DES TABLEAUX ...................................................................................... x INTRODUCTION GENERALE ............................................................................ 1 1. PRESENTATION GENERALE ......................................................................... 3Introduction ............................................................................................................................ 3I. Contexte du projet .......................................................................................................... 3II. Présentation de l’Organisme d’Accueil ........................................................................... 3III. Problématique du projet ............................................................................................. 4IV. Solution proposée........................................................................................................ 5Conclusion .............................................................................................................................. 5 2. ETAT DE L’ART ............................................................................................ 6Introduction ............................................................................................................................ 6I. Présentation des Solutions Existantes ............................................................................ 6 Choix de la solution ............................................................................................................. 7 Avantages de la carte IOIO.................................................................................................. 8II. La Carte IOIO ................................................................................................................... 9 1. Présentation ................................................................................................................ 9 2. Caractéristiques Techniques et capacités ................................................................. 10 3. Plateforme de développement ................................................................................. 11 iv Table des matières
  6. 6. Robot à base d’AndroidConclusion ............................................................................................................................ 13 3. SPECIFICATIONS ET ANALYSE DES BESOINS .............................................. 14Introduction .......................................................................................................................... 14I. Gestion du projet ........................................................................................................ 14 1. Approche Agile vs. Séquentielle ............................................................................ 15 2. Choix de méthodologie .......................................................................................... 16 1. Adaptative Software Development (ASD) ............................................................ 16 2. Dynamic Software Development Method (DSDM)............................................. 16 3. eXtreme Programming (XP) ................................................................................... 16 4. Rapid Application Development (RAD) ................................................................ 17 5. Scrum ........................................................................................................................ 17 3. Choix de la méthodologie : Mobile D .................................................................. 17II. Identification des acteurs .............................................................................................. 19III. Spécification fonctionnelle ........................................................................................ 19 1. Vision du produit ....................................................................................................... 19 2. Besoin fonctionnels ................................................................................................. 20 3. Besoin non fonctionnels ......................................................................................... 20 4. Cas d’utilisation généraux ......................................................................................... 21IV. Cas d’utilisations Détaillés ...................................................................................... 23 1. Le 1er Cas- Explorer un lieu .................................................................................... 23 2. Le 2ème Cas- Récupérer le Streaming Vidéo ........................................................ 24 3. Le 3ème Cas- Détecter un obstacle ........................................................................ 25 4. Le 4ème Cas- Détecter une fuite de gaz ................................................................ 26 5. Le 5ème Cas- Récupérer l’état du ROBOT.............................................................. 27V. Diagramme de séquence système ............................................................................ 28VI. Diagrammes de Séquence détaillés...................................................................... 29 1. Diagramme de séquence 1– Déplacer le ROBOT ............................................... 29 2. Diagramme de séquence 2– Surveiller un lieu .................................................... 30 3. Diagramme de séquence 3– Détecter un Obstacle ............................................ 31 4. Diag.de séquence 4 – Détecter une fuite de Gaz .............................................. 32 v Table des matières
  7. 7. Robot à base d’AndroidVII. Maquettes ................................................................................................................. 33Conclusion ............................................................................................................................ 35 4. CONCEPTION ............................................................................................ 36Introduction ........................................................................................................................ 36I. Diagramme de séquence objets ............................................................................... 36II. Diagramme d’activités................................................................................................... 37III. Diagramme de Classe ................................................................................................ 38Conclusion ........................................................................................................................... 39 5. REALISATION ............................................................................................ 40Introduction .......................................................................................................................... 40I. Réalisation Logicielle .................................................................................................. 40 1. Environnement de travail .......................................................................................... 40II. Réalisation Matérielle ................................................................................................... 48 1. Environnement de travail ....................................................................................... 48 3. Construction matérielle .......................................................................................... 53 4. Estimation du coût .................................................................................................. 55 5. Produit final .............................................................................................................. 56 a. Montage électronique Fritzing .................................................................................. 56 b. Album Photos ............................................................................................................ 57III. Défis relevés............................................................................................................... 58IV. Perspective & Evolution ............................................................................................ 58V. Chronogramme ............................................................................................................. 59 CONCLUSION GENERALE .............................................................................. 60 BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................ 61 ANNEXE ........................................................................................................ 62OpenAccessory et ADK ...................................................................................................... 62 OpenAccessory.................................................................................................................. 62 ADK .................................................................................................................................... 62Spécification Huawei Gaga U8180 ................................................................................... 63Capteur Ultrason – Dossier Technique ............................................................................ 64 vi Table des matières
  8. 8. Robot à base d’AndroidMotor Driver TB6612FNG .................................................................................................. 68Capteur de Gaz (MQ5) ....................................................................................................... 721er Article sur Tunandroid.com ........................................................................................ 73Participation à TUNIROBOTS2012 et premier prix ........................................................ 75Participation à ComNet’2012 Supcom à Hammmet .................................................... 77Participation à Droidcon Tunis 2012 (cité des sciences) ............................................... 78 vii Table des matières
  9. 9. Robot à base d’AndroidLISTE DES FIGURESFigure 1 - Android@Home ......................................................................................................... 1Figure 2 - Logo ESPRIT Mobile .................................................................................................... 3Figure 3 - Différents environnement du projet ......................................................................... 4Figure 4 - ADK de Google............................................................................................................ 6Figure 5 - Arduino Mega2560..................................................................................................... 7Figure 6 - IOIO – Logo officiel ..................................................................................................... 9Figure 7 - IOIO – Distributeur Sparkfun ...................................................................................... 9Figure 8 - Montage de la carte IOIO ......................................................................................... 10Figure 9 - Carte IOIO ................................................................................................................. 10Figure 10 - Classification des Pins ............................................................................................ 11Figure 11 - Montage de lexemple Démo ................................................................................. 13Figure 12 - Interface de lapplication Démo ............................................................................. 13Figure 14 - Cas d’utilisation généraux du projet ..................................................................... 21Figure 15 – Cas d’utilisation - Explorer un lieu ......................................................................... 23Figure 16 - cas dutilisation - Récupérer le Streaming Vidéo ................................................... 24Figure 17 - Cas dutilisation – Détecter un obstacle ................................................................ 25Figure 18 - Cas dutilisation - Détecter une fuite de gaz .......................................................... 26Figure 19 - Cas dutilisation - Récupérer l’état du ROBOT ....................................................... 27Figure 20 - Diagramme de séquence système ......................................................................... 28Figure 21 - Diagramme de séquence – Déplacer le ROBOT ..................................................... 29Figure 22 - Diagramme de séquence – Surveiller un lieu ........................................................ 30Figure 23 - Diagramme de séquence – Détecter un Obstacle ................................................. 31Figure 24 - Diagramme de séquence – Détecter une fuite de Gaz ......................................... 32Figure 25 - Maquette du ROBOT .............................................................................................. 33Figure 26 - Maquette de l’interface principale de l’application de commande ..................... 34Figure 27 - Diagramme de séquence objets............................................................................. 36Figure 28 - Diagramme dactivités............................................................................................ 37Figure 29 - Diagramme de Classe ............................................................................................. 38Figure 30 - Logo Eclipse ............................................................................................................ 40Figure 31 - Logo Fritzing ........................................................................................................... 41Figure 32 - Logo Photoshop...................................................................................................... 41Figure 33 - Logo GIT.................................................................................................................. 41Figure 34 - Dropbox logo .......................................................................................................... 41 viii Liste des figures
  10. 10. Robot à base d’AndroidFigure 35 - Interface de connexion .......................................................................................... 42Figure 36 - Joystick de déplacement ........................................................................................ 42Figure 37 - Zone daffichage du streaming ............................................................................... 42Figure 38 - SeekBars ................................................................................................................. 43Figure 39 - Interface de détection de Gaz ................................................................................ 43Figure 40 - Interface de détection de distance ........................................................................ 43Figure 41 - Interface daffichage détat de Batterie ................................................................. 43Figure 42 - Notification de connexion ...................................................................................... 44Figure 43 - Tab dorientation .................................................................................................... 44Figure 44 - écran 1 - Interface de connexion ........................................................................... 44Figure 45 - écran 2 - Interface de commande .......................................................................... 45Figure 46 - Interface de lapplication Daemon ......................................................................... 48Figure 47 - Huawei Gaga .......................................................................................................... 49Figure 48 - Carte IOIO ............................................................................................................... 50Figure 49 - Plateforme de déplacement .................................................................................. 50Figure 50 - Motor Driver........................................................................................................... 50Figure 51 - Détecteur Ultrason ................................................................................................. 51Figure 52 - Capteur de gaz........................................................................................................ 51Figure 53 - Servo Moteur ......................................................................................................... 52Figure 54 - Brackets .................................................................................................................. 52Figure 55 - Montage du bras de la caméra .............................................................................. 52Figure 56 - Batterie ................................................................................................................... 52Figure 57 – Montage Carte IOIO - Smartphone ....................................................................... 53Figure 58 – Montage électronique de la plateforme de déplacement .................................... 53Figure 59 – Montage Carte IOIO et capteur de gaz ................................................................. 54Figure 60 – Montage Carte IOIO et capteur ultrason .............................................................. 54Figure 61 – Montage de la carte IOIO avec les servos moteurs .............................................. 55Figure 62 - Estimation du coût du ROBOT................................................................................ 55Figure 63 - Schéma électronique global ................................................................................... 56Figure 64 - Le Robot dans sa première phase .......................................................................... 57Figure 65 - Le Robot dans la phase intermédiaire ................................................................... 57Figure 66 - Le Robot en phase finale ........................................................................................ 58Figure 67 - Chronogramme général ......................................................................................... 59Figure 68 - USB Host and Accessory Modes ............................................................................. 62 ix Liste des figures
  11. 11. Robot à base d’AndroidLISTE DES TABLEAUXTableau 1 Comparaison entre les différentes solutions ........................................................... 7Tableau 2 - Comparatif entre approche agile et approche classique ..................................... 15Tableau 3 - Caractéristiques du Mobile-D................................................................................ 18Tableau 4 - Définition du problème ......................................................................................... 19Tableau 5 - Position du produit ................................................................................................ 19Tableau 6 - Description du cas dutilisation Explorer un lieu ................................................... 23Tableau 7 - Description du cas dutilisation Récupérer le streaming vidéo ............................. 24Tableau 8 - Description du cas dutilisation Récupérer la distance ......................................... 25Tableau 9 - Description du cas dutilisation récupérer le niveau de gaz ................................. 26Tableau 10 - Description du cas dutilisation récupérer létat du ROBOT ............................... 27Tableau 11 – Commande des Moteurs .................................................................................... 46 x Liste tableaux
  12. 12. Robot à base d’AndroidINTRODUCTIONGENERALEAndroid est devenu de plus en plus intéressant pour le développement de matériel.Maintenant, on devrait bientôt pouvoir brancher des manettes de jeu, un matérielpersonnalisé, des capteurs et autres dispositifs et de faire une plate-forme Android-Anywhere.Les nouvelles API1 de gestion de matériel permettront à tout le monde de développer desaccessoires matériels pour Android, à partir d’amateurs individuels vers les grandes marquesmondiales. On n’a pas à signer un NDA2, et vous n’avez pas besoin d’une licence de matérielspéciale, les aspects qui concernent la politique d’Apple n’existeront pas chez Android.On a toujours été en mesure de connecter un appareil Android à un ordinateur, mais jusquàquelques mois avant, il ny avait aucun moyen pour les applications Android d’interagir avecun autre matériel via le port USB. Dans ce contexte, nous explorons un nouvel appui pour lespériphériques dentrée USB, ainsi que de nouvelles possibilités pour les applications decommuniquer avec des périphériques via le port USB ou même la connectivité Bluetooth.L’une des annonces (1) les plus importantes du Google IO 20113, est l’arrivée du géantd’internet dans les systèmes domotiques et électroniques pour maison, office, industrieetc... Google devrait proposer un écosystème composé de plusieurs éléments Software etHardware tournant autour d’Android, le tout disponible en open source.Pour satisfaire ce nouveau besoin, plusieurs sociétés ont commencé déjà des mois avantl’annonce de Google, à proposer différentes solutions, parmilesquelles nous trouvons La carte IOIO, la solution de Ytai BEN TSVI(2) , un jeune ingénieur développeur et amateur d’électronique, qui aconçu cette carte dans son passe-temps sans savoir au préalableque son produit serait exploitable mondialement et adoptéofficiellement par Google (3).C’est dans ce cadre que notre projet s’inscrit : il s’agit de Concevoir, Figure 1 - Android@Homeconstruire, développer un système embarqué intelligent basé sur1 Application Programming Interface2 Non-Disclosure Agreement3 Google I/O est une conférence annuelle de deux jours, organisée par Google au Moscone Center de SanFrancisco, en Californie. 1 Introduction Générale
  13. 13. Robot à base d’AndroidAndroid, soit un Robot à base d’Android.Tout au long de ce rapport, nous exposerons les différentes étapes de réalisation de notreprojet, en commençant par une présentation des notions fondamentales relatives à lacompréhension de notre sujet, ensuite nous présenterons les différentes solutionsexistantes et finalement dans la dernière partie, on donnera une description détaillée de lasolution formulée. 2 Introduction Générale
  14. 14. Robot à base d’Android 1. PRESENTATION GENERALE Introduction Nous présentons dans ce chapitre une étude préliminaire du projet. Dans un premier temps, nous présentons l’environnement du stage. Par la suite, nous décrivons la problématique, ainsi que les principaux objectifs du projet.I. Contexte du projet Dans le cadre de la formation d’ingénieurs Télécommunications à l’École Supérieure Privée d’ingénierie et de Technologies (ESPRIT), nous avons eu l’occasion d’effectuer notre projet de fin d’études pour l’obtention du diplôme d’ingénieur national en Télécommunications au sein du Laboratoire de Recherche et Développement EPRITEC attaché à ESPRIT précisément avec l’équipe ESPRIT Mobile, généralement ce projet vise à compléter notre formation universitaire acquise, durant trois ans, au sein de cet établissement, et de nous introduire dans la vie professionnelle grâce à une mise en pratique de nos connaissances, à l’utilisation des compétences acquises et à mettre en épreuve notre esprit d’ingénieur. Le projet consiste à concevoir et réaliser un ROBOT à base du système Android dans le but d’initier et d’améliorer la recherche dans le domaine Mobile/Embarqué à ESPRIT.II. Présentation de l’Organisme d’Accueil Le projet a été réalisé au sein d’ESPRITEC, l’unité de Recherche-Développement-Innovation (RDI) de l’Ecole Supérieure Privé d’Ingénierie et de Technologies (ESPRIT) situé au pôle technologique El Ghazela. Cette unité s’oriente vers la «Recherche appliquée » et privilégie deux axes : – L’axe «Technologique» : pour la maitrise des technologies avancées. Elle nécessite la mise en place d’une plate-forme pour le développement des services et l’expérimentation des nouvelles applications et des nouvelles technologies. – L’axe «Application et service» : pour développer des prototypes, des nouveaux services et applications avancées pouvant avoir des retombées industrielles et/ou socio-économique. ESPRITEC partage ses activités entre plusieurs équipes : Figure 2 - Logo ESPRIT Mobile 3 Présentation générale
  15. 15. Robot à base d’Android - L’équipe ESPRIT Mobile1 réalise des Projets sur les différentes plateformes et systèmes mobile, comme Android, BlackBerry, iOS, WP7, et aussi sur la SMART TV, l’AR-Drone, ADK, Panda Board etc… – L’équipe M2M (Machine to Machine) spécialisé dans la technologie ambiante et le traitement d’image. – L’équipe Cloud travaille sur la mise en place des systèmes de Cloud Computing. – L’équipe E-GOV réalise des projets d’intégration et d’urbanisation des systèmes d’informations. Les projets entrepris mobilisent des équipes composées de plusieurs chercheurs, enseignants-chercheurs, ingénieurs et étudiants en projet de fin d’études (PFE) et projet de fin de l’année (PFA) sous la conduite d’un chef de projet. Des étudiants en PFE, Mastères ou Doctorats d’autres institutions sont aussi intégrés dans les équipes de projets dans le cadre de conventions de partenariat avec les laboratoires et unités de recherche des établissements publics. Notre projet, réalisé au sein de l’équipe ESPRIT Mobile entre également dans le cadre d’un grand projet pédagogique innovant à ESPRIT, vise à intégrer les toutes nouvelles tendances technologiques dans l’environnement pédagogique à travers des Workshops orientés, des Travaux Pratiques dirigés, et même des Produits finis à réalisés.III. Problématique du projet Pour aboutir à un système embarqué intelligent basé sur Android et qui répond aux besoins demandés par ESPRITEC et par des différents clients potentiels (entreprises, personnes), il est important de se focaliser en premier lieu sur les problématiques du projet pour pouvoir sorganiser. De la sorte, on va déterminer le périmètre daction et de faisabilité de ce projet. Comme il est illustré à la figure 3, le projet passe par plusieurs environnements, cela commence sur la machine du développeur, en passant par une phase de réalisation matérielle, vers l’environnement de test réel pour arriver finalement à l’environnent de production. De plus, le projet peut être Figure 3 - Différents environnement du projet transféré d’un environnement à un autre plusieurs fois avant qu’il soit finalisé. 1 http://www.espritmobile.com/ 4 Présentation générale
  16. 16. Robot à base d’Android La migration et le déploiement du projet d’un environnement vers un autre ne se fait pas de la même façon et ne présente pas les mêmes degrés de complexité, puisque sur l’environnement de développement, une simple compilation suffira, mais le déploiement de la solution sur les autres environnements surtout la réalisation matérielle présente plusieurs contraintes et difficultés de plus si nous voulons transférer seulement un composant ou une fonctionnalité bien spécifique, sans toucher aux autres composants ce qui rend cette manipulation délicate et pénible d’où le besoin de concevoir une approche qui permet de réaliser cette tâche. Il y a aussi d’autres scénarios possible du système qui nous obligent de concevoir une solution polyvalente tel que :  Système qui répond à des besoins spécifiques en termes de fonctionnalités.  Système qui possède une marge d’évolutivité assez grande.  Prouver la possibilité de fusionner l’intelligence d’Android avec le milieu quotidienIV. Solution proposée La solution proposée comme système embarqué intelligent basée sur le OS Android, sera un ROBOT à base d’Android, équipé avec deux applications, la première aura comme rôle d’assurer le fonctionnement interne du Robot et l’interaction avec le milieu extérieur, la deuxième permet à l’utilisateur de commander et interagir avec le ROBOT en offrant une interface graphique dotée de plusieurs fonctionnalités avancées, et une interface de connexion sans fil. Conclusion Ce chapitre nous a servi à mettre notre projet dans son cadre. En effet, notre projet de fin d’études est réalisé à ESPRITEC, et qui consiste à créer un robot intelligent basée sur Android, dans le but de suivre et accroître l’innovation technologique dans ce domaine et initier tout un nouvel horizon dans la création et l’exploitation des systèmes embarqués intelligents. Dans le chapitre suivant, nous introduirons les concepts nécessaires à la compréhension de ce projet à savoir : une présentation de la solution choisie comme concept et comme plateforme de développement logicielle et matérielle et les autres solutions existantes ainsi qu’une comparaison entre ces derniers pour mettre l’accent sur leurs points forts et faibles. 5 Présentation générale
  17. 17. Robot à base d’Android2. ETAT DE L’ARTIntroductionDans ce chapitre nous allons présenter quelques notions et technologies qui vont servir àmieux comprendre notre sujet, ce chapitre sera composé de cinq parties qui seront répartiescomme suit.La première partie sera consacrer à la présentation du principe et concept des solutionsexistantes et leurs nouveaux enjeux avec une étude comparative entre les produits similairesdu marché, la seconde partie présente la carte IOIO, son architecture physique et logiqueainsi toutes ces composantes pour finir avec une brève présentation de sa plateforme dedéveloppement. I. Présentation des Solutions ExistantesLes systèmes embarqués ne sont pas particulièrement nouveaux, les premiers systèmessont apparus au début des années 60. La première génération de ces systèmes a étéconstruite sur des solutions lourdes et complexes à déployer en se basant essentiellement àla programmation bas-niveau et les résultats obtenus n’ont pas toujours été à la hauteur desespérances des utilisateurs. Il faut également ajouter que les systèmes embarqués classiquesn’étaient pas suffisamment matures pour tenir véritablement les promesses de l’unificationdes interfaces de communications vis-à-vis l’utilisateur.Fort heureusement la situation a beaucoup changé ces derniers tempsgrâce à l’apparition du système mobile Open Source Android: denouvelles plates-formes techniques embarquées plus simples et pluscomplètes telles que la carte IOIO, la carte Arduino (4), l’ADK de Google(5) , la PANDA BOARD et la Beagle BOARD sont apparues et le niveau dematurité des systèmes embarqués à base d’Android s’estconsidérablement accru. Il en résulte le début d’un grand retour desprojets embarqués conçues à base d’ANDROID.Vu la présence de quelques produits exploitables sur le marché, le choix Figure 4 - ADK de Googled’une solution pour la création du ROBOT, se base sur plusieurs critères tel que le prix et lesfonctionnalités offertes, la compatibilité avec les autres acteurs environnementaux tel queles composants électroniques, et surtout la réponse aux besoins demandés. 6 Etat de l’art
  18. 18. Robot à base d’AndroidLe tableau ci-dessous présente une étude comparative entre les principales solutions sur lemarché.Critères de comparaison Carte Arduino Carte Google ADK Carte IOIODéveloppement JAVA, C++ Sketch JAVA, C++ Sketch JAVA (+IOIO Lib)Compatibilité Versions Android V1.5 with ADB V3.1 Or V2.3.4 V1.5 and UPDimensions 68 - 53mm 86 - 53mm 70 - 30mmCompatibilité Bluetooth Bluetooth Bluetooth Shield NATIVE (V.3) Shield Plug & PlayCompatibilité OpenAccessory Non Oui Oui (V.3)Connectivité USB Hôte Oui Oui OuiPrix 75$ 80$ - 400$ 50$ Tableau 1 Comparaison entre les différentes solutionsD’après le comparatif ci-dessus nous constatons que la carte IOIO est la carte la plus adaptéeà la création de ce système intelligent.Choix de la solution :Les deux différences les plus significatives entre les 3 solutions sont les suivantes:ADK et ses clones ne fonctionnent que sur des appareils Android très spécifiques, tandis quela carte IOIO pourrait fonctionner sur presque nimporte quel appareil Android depuisAndroid 1.5.Avec ADK ou l’Arduino vous devriez écrire à la fois le côté Android (Java) et de côté carte(C++) du logiciel (Sketch (6)) et détablir un protocole de communication (7) entre eux. Vousauriez à connaître les deux langages et deux IDE1 différents et, même si vous faites quelquechose de très trivial, il faudra une importante durée de temps pour obtenir quelque chosequi fonctionne de manière fiable. Avec IOIO, vous écrivez simplement le côté dAndroid. Ilsuffit d’inclure une bibliothèque appelée IOIOLib dans l’application, ce qui fournit une APIqui vous permet de contrôler les broches de la carte IOIO et ses fonctions comme silsétaient physiquement connectés à votre Android. Vous navez pas besoin de se soucier dufait quil y a un processeur distinct, des protocoles de communication, etc…Si vous vous en tenez un Dongle Bluetooth dans IOIO au lieu dun câble USB àlAndroid, il communiquera sans fil avec l’appareil. La bonne chose est quevotre application na pas besoin de sen soucier, et vous pourrez mêmerevenir en arrière lorsque votre application est en coursdexécution.IOIO Supporte officiellement le protocole OpenAcessory(ADK)2 de Google.Cette nouvelle fonctionnalité est actuellement réalisée enmode bêta. Les Informations techniques disponibles sur le wiki Figure 5 - Arduino Mega25601 Integrated Development Environment2 Le terme "ADK" Accessory Development Kit : est souvent utilisé comme synonyme de "OpenAccessory",lorsqu’on dit que cette carte supporte ADK ça veut dire quelle supporte le protocole OpenAccessory. 7 Etat de l’art
  19. 19. Robot à base d’AndroidIOIO. La façon dont cela fonctionne est que la carte IOIO sera capable de communiquer avecle périphérique Android via le protocole OpenAccessory. Lorsque ce nest pas supporté, ilsera parfaitement switcher à ADB1. Cela vous permet de connecter la même carte IOIO auxdeux types de dispositifs, les nouveaux et les anciens. L’application peut très facilement êtreportée sur le nouveau mode, cela ne nécessite que quelques non-intrusive modifications auxmétadonnées de l’application.Avantages de la carte IOIOLa carte IOIO Supporte toutes les versions Android - puisque elle fonctionne aussi bien avecOpenAccessory et l’ADB elle peut communiquer avec une très grande variété de dispositifsAndroid existants, en sappuyant sur OpenAccessory quand elle existe et en tirant parti desfonctionnalités supplémentaires de l’ADB. Dautres cartes, qui ne prennent pas en charge del’ADB, sont limitées à tous, sauf aux derniers appareils Android sur le marché.Fonctionnalité - IOIO est presque identique à Arduino Mega (figure 5) en termes de nombrede broches (pins) et de fonctions. La seule différence est le nombre de canaux PWM (IOIO-9,Mega-16) et les canaux de TWI (IOIO-3, Mega-1).Coût - à 50 $, IOIO semble actuellement être la carte la moins chère commercialisée etdisponible sur le marché. Une alternative à proximité est une version DIY, ce qui coûte 55 $et nécessite une certaine amélioration de plus.Développement de haut niveau - les autres cartes nécessite à la fois une application Androidet un code intégré en C pour la carte, la conception de votre propre protocole decommunication. IOIO fait tout cela automatiquement, il ne reste qu’écrire le code Androidde l’application, En utilisant une API Java de haut niveau pour contrôler les fonctions de lacarte.Support Forum et Wiki - IOIO a un groupe de discussion active et une extensivedocumentation wiki, qui continue de croître rapidement. Le projet IOIO est engagé aussibien dans la communauté amateur que dans la communauté professionnelleDimensions - IOIO est probablement la plus petite carte, presque aussi petit qu’on pourraitobtenir avec 48 broches E/S, des broches dalimentation et dun connecteur USB. Il estbeaucoup plus petit que la carte ADK.Bootloader - firmware - IOIO comprend un chargeur de démarrage sécurisé, qui permet lesmises à niveau à effectuer à travers un appareil Android.Alimentation - IOIO possède un commutateur-mode à 5V capable de délivrer jusquà 1,5 A.Cela permet de charger simultanément un appareil Android et alimenter deux servosmoteurs standard sans problème. Quelques autres cartes nécessitent une alimentation de5V externe pour soutenir ce cas dutilisation. En outre, IOIO a un limiteur intégré qui permetde limiter le courant de charge dAndroid. Ceci est très utile pour les configurationsfonctionnant sur batterie, lorsque vous ne voulez pas lappareil Android à vider votre1 Android Debug Bridge 8 Etat de l’art
  20. 20. Robot à base d’Androidbatterie.Open-Source - Contrairement à certaines des autres solutions, le matériel de lIOIO, leFirmware et le logiciel(les APIs) sont totalement open-source avec une licence FreeBSD (trèspermissive). Cette approche a été choisie parce que selon l’inventeur cest ce qui marche lemieux pour la communauté des amateurs, et permet aux gens de personnaliser le produitpour leurs besoins, contribuer au projet, le comprendre mieux et concurrencer sur son prix.En conclusion, la carte IOIO est très compétitive avec les autres plates-formes compatiblesOpenAccessory, d’où le choix d’utiliser cette carte lors de ce projet. Figure 6 - IOIO – Logo officielII. La Carte IOIO 1. Présentation IOIO (prononcez: yo-yo) est un produit qui vous permet de connecter des circuits électroniques à un appareil Android et de les contrôler à partir dune application Android. Il est composé dune petite carte PCB (2.7x1.2 "= 7x3cm) spécialement conçu pour être piloté via un dispositif Android (avec version dOS 1.5 et sup.) par le biais de son port USB Ce pilotage seffectuera via des API JAVA™ simples et intuitives que vous utilisez dans votre application Android qui gère toutes les communications avec la carte sans avoir recours à une programmation embarquée bas Figure 7 - IOIO – Distributeur Sparkfun niveau, ni au moindre programmateur externe). Aucune modification de lappareil Android est nécessaire - vous éviter la complication de la modification et lannulation de la garantie. Dès lors le module IOIO permettra à votre système Android dinteragir avec le monde extérieur en lui permettant de disposer de ports dentrée/sorties tout ou rien, de sortie PWM, dentrée analogiques, de liaison SPI™, I2C™, UART... 9 Etat de l’art
  21. 21. Robot à base d’Android IOIO est disponible pour achat en ligne à partir du site officiel de SparkFun Electronics1. La totalité du logiciel et du matériel sont à 100% open-source sous une licence permissive. 2. Caractéristiques Techniques et capacitésLa carte électronique est construite autour d’un microcontrôleur PIC série 24F, qui disposed’une connexion USB hôte. Il suffit donc de la relier à l’aide d’un câble USB à un périphériqueAndroid (OS v1.5 minimum) pour que la carte IOIO interprète des commandes reçues parune application.Pour mieux comprendre c’est quoi la carte IOIO et comment utiliser au mieux sescaractéristiques, cette section prend une brève tournée à travers ce produit et fournit desintroductions aux quelques-unes de ses caractéristiques et ses capacités. Figure 9 - Carte IOIO Figure 8 - Montage de la carte IOIOPour les spécifications techniques, la carte IOIO se compose de :1. Connecteur USB (type A) connecteur femelle: Permet de connecter lappareil Android.2. GND pins (9 pins): prise de terre.3. VIN pins (3 pins): Utilisé pour lalimentation à la carte. Tension entre 5V-15V doit être fournie.4. 5V pins (3 pins): Normalement, utilisée comme sortie 5V lorsque la carte est alimentée à partir de VIN. Peut être utilisé comme entrée 5V en cas VIN nest pas connecté.5. 3.3V pins (3 pins): 3,3 V en sortie.6. I/O pins (48 pins, numérotées 1-48): Des broches E/S. Certains ont des fonctions spéciales, voir ci-dessous:  48 pins d’entrées/sorties (peuvent fonctionner comme des entrées et sorties numériques.)1 http://www.sparkfun.com/ 10 Etat de l’art
  22. 22. Robot à base d’Android  16 entrées analogiques (10-bits)  Jusqu’à 9 sorties PWM  Jusqu’à 4 liaisons séries UART  Jusquà 3 canaux SPI.  Jusqu’à 3 liaisons TWI (I2C-compatible)7. LED dalimentation: Sallume lorsque la carte IOIO est sous tension.8. Stat LED: Sallume brièvement lors de la mise sous tension, puis devient sous le contrôle des applications.9. MCLR pin: Non normalement utilisé. Son but est de programmer le Firmware nouveau Bootloader sur la carte IOIO.10. Charge Current Trimmer (CHG): Permet de régler la quantité de courant de charge fourni sur la ligne VBUS de lUSB à lappareil Android. Tourner dans le sens (+) augmente de courant de charge.11. Régulateur de tension 5v - 1,5 A : Peut charger lappareil Android ainsi que la puissance dun couple de petits moteurs.12. Bootloader : intégré sur la carte, permettant la mise à niveau du Firmware en direct à partir d’une application sur l’appareil Android. Figure 10 - Classification des Pins3. Plateforme de développementDans cette section, nous allons jeter un œil à larchitecture de la carte IOIO du point devue dun développeur.La carte IOIO offre un ensemble de logiciels et Firmware disponible en téléchargement via lapage Github 1officielle du Développeur (8).1 GitHub est un service web dhébergement et de gestion de développement de logiciels, utilisant leprogramme Git 11 Etat de l’art
  23. 23. Robot à base d’AndroidLe pack se compose de :  IOIOLib (V3.23) : API JAVA officielle pour le développement sous Android  Image IOIO Bootloader (v3.23) : pour mettre à jour le Bootloader de la carte  Firmware Image (v2) : pour mettre à jour le Firmware de la carte IOIO  L’application IOIO Manager (9) : elle permet de gérer les images des applications ainsi que les images de BootloaderIOIOLib – Principe de développement :IOIOLib est une bibliothèque Android, qui permet à votre application Android de contrôler lacarte IOIO. Elle expose un ensemble dinterfaces Java, couvrant les différentes fonctions dela carte électronique. Lorsque vous générez votre application, IOIOLib se fait emballé dansvotre fichier Apk, afin que votre application soit autonome et ne nécessite aucuneinstallation supplémentaire sur lappareil Android qui lexécute. Lensemble du code est purJava, dépendant uniquement de la norme Android 1.5 (ou version ultérieure).IOIOLib est tout documenté au format Javadoc standard, et cette documentation estdestinée à être complète et être utilisée comme référence pendant le codage. Dans ce quisuit, nous essayons de couvrir une utilisation de la bibliothèque à partir dune approchecommune de cas dutilisation plutôt que dêtre 100% formelle.La bibliothèque est organisée en plusieurs packages Java. Le package ioio.api contient toutesles APIs publiques pour contrôler la IOIO. Ceci est le package de notre application qui serautilisé. Dedans, le paquet ioio.api.exception contient certaines exceptions levées par lAPIIOIO. Le paquet ioio.impl contient la mise en œuvre de ces interfaces et nest pas destinée àêtre utilisée directement. Le paquet ioio.util contient des utilitaires utiles qui peuvent vousrendre la vie un peu plus facile lors de lécriture des applications ioio, mais ne fournissentpas les fonctionnalités de base. Ce paquet contient une classe, qui sert de classe de basepour notre application basée sur IOIO, qui gère automatiquement la bonne connexion /déconnexion à la carte IOIO en réponse à des événements dapplication.IOIOLib – Utilisation : (sous Eclipse)La dernière version de IOIOLib peut être téléchargée depuis la page Téléchargements (10).  Extraire IOIOLib à un endroit où vous voulez normalement garder vos projets Android.  Limporter dans Eclipse en utilisant Fichier> Importer ... > Général> Projets existants dans Workspace ..., puis choisissez le répertoire IOIOLib vous venez de créer et cliquez sur Terminer.  Il référence de votre projet dapplication, conformément à ces instructions  Assurez-vous que votre application déclare android.permission.INTERNET. Cela peut se fait en ouvrant le fichier AndroidManifest.xml qui se trouve à la racine de votre projet, allez à longlet Permissions> Ajouter ... > Permissions Utilisateur> 12 Etat de l’art
  24. 24. Robot à base d’Android Sélectionnez android.permission.INTERNET sous "Nom".  Assurez-vous que vous avez activé le débogage USB sur votre appareil Android, en allant dans Paramètres> Applications> Développement> Activer le débogage USB.Voici à quoi ressemble un exemple de HelloIOIOpublic class MainActivity extends IOIOActivity { ... class Looper extends BaseIOIOLooper { private DigitalOutput led_; @Override protected void setup() throws ConnectionLostException { led_ = ioio_.openDigitalOutput(0, true); } public void loop() throws ConnectionLostException { led_.write(!button_.isChecked()); try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { } } } @Override protected IOIOLooper createIOIOLooper() { return new Looper(); }}Cette Application permettra d’allumer la LED numéro 0 de la carte IOIO via un Bouton Figure 13 Figure 12 - Interface de lapplication Démo Figure 11 - Montage de lexemple DémoConclusionDans ce chapitre, nous avons passé en revue les différentes notions nécessaires à lacompréhension de notre sujet et nous avons mené une étude comparative entre lesdifférentes approches et solutions disponibles pour réaliser un système embarqué basé surAndroid.Puisque ce projet est notre premier contact avec le milieu Android embarqué, il nécessitebeaucoup de recherche et dès le début nous savions que selon nos découvertes nous seronsamenés à changer les spécifications, avec ces contraintes. 13 Etat de l’art
  25. 25. Robot à base d’Android3. SPECIFICATIONSET ANALYSE DESBESOINSIntroductionAprès avoir présenté le cadre général de notre projet, nous allons, dans ce chapitre, entamerla phase de spécification et d’analyse des besoins. En effet, tout au long de ce chapitre, nousallons identifier et préciser les besoins à satisfaire. Ces besoins représentent aussi lesfonctionnalités à réaliser dans notre application, ce chapitre sera présenté sous forme de« User cases » et « Sequence Diagrams »- scénarios. Nous commençons ce chapitre avec unedescription de la gestion de notre projetLe choix d’une méthode agile est évident et après une comparaison entre les principalesméthodes agiles, nous allons choisir la méthodologie la plus adéquate pour réaliser ceprojet. I. Gestion du projetTrop souvent, de bonnes idées de projet n’aboutissent pas, du fait d’une mauvaiseorganisation. Pour améliorer nos chances de réussite, nous devons choisir une méthode dedéveloppement de logiciels pour notre application.La discipline de gestion des projets comporte deux grandes branches de méthodologie, lesméthodes classiques (ou Séquentielle) et les méthodes agiles.Nous allons dans cette partie présenter ces deux approches, faire une brève description desdifférentes méthodologies, et présenter la méthodologie que nous allons l’adaptée enspécifiant les avantages et la compatibilité avec notre cas de figure. 14 Spécifications et analyse des besoins
  26. 26. Robot à base d’Android 1. Approche Agile vs. SéquentiellePour bien choisir notre type de méthodologie de travaille nous avons dressé le tableau 2-6qui présente une comparaison entre les deux approches par thème. (11) Thème Approche Séquentielle Approche agileCycle de vie En cascade ou en V, sans Itératif et incrémental. rétroaction possible, phases séquentielles.Planification Prédictive, caractérisée par des Adaptative avec plusieurs niveaux de plans plus ou moins détaillés sur planification avec ajustements si la base d’un périmètre et nécessaires au fil de l’eau en fonction d’exigences définies au début du des changements survenus. projet.Documentation Produite en quantité importante Réduite au strict nécessaire au profit comme support de d’incréments fonctionnels communication, de validation et opérationnels pour obtenir le feedback de contractualisation. du client.Équipe Une équipe avec des ressources Une équipe responsabilisée où spécialisées, dirigées par un chef l’initiative et la communication sont de projet. privilégiées, soutenue par le chef de projet.Qualité Contrôle qualité à la fin du cycle Un contrôle qualité précoce et de développement. Le client permanent, au niveau du produit et du découvre le produit fini. processus. Le client visualise les résultats tôt et fréquemment.Changement Résistance voire opposition au Accueil favorable au changement changement. inéluctable, intégré dans le processus. Processus lourds de gestion des changements acceptés.Suivi de Mesure de la conformité aux Un seul indicateur d’avancement : lel’avancement plans initiaux. nombre de fonctionnalités implémentées et le travail restant Analyse des écarts. affaire.Gestion des risques Processus distinct, rigoureux, de Gestion des risques intégrée dans le gestion des risques. processus global, avec responsabilisation de chacun dans l’identification et la résolution des risques. Pilotage par les risques.Mesureur succès Respect des engagements initiaux Satisfaction client par la livraison de en termes de coûts, de budget et valeur ajoutée. de niveau de qualité. Tableau 2 - Comparatif entre approche agile et approche classique pour la gestion de projetMaintenant que nous connaissons mieux les différences majeures entre approchestraditionnelles et approches agiles à travers la comparaison faite ci-dessus nous avons opté 15 Spécifications et analyse des besoins
  27. 27. Robot à base d’Androidpour une approche agile pour gérer notre projet. 2. Choix de méthodologiePuisque nous avons choisie d’adopter une approche agile pour gérer notre projet nous allonsmaintenant choisir quelle méthode agile à suivre tout au long de la réalisation de notreProjet.Pour choisir une méthode nous citons, tout d’abord, quelque unes parmi les principalesméthodes agiles, par ordre alphabétique, avec leurs caractéristiques principales. 1. Adaptative Software Development (ASD)Ses caractéristiques principales sont : Focaliser sur l’objectif. Se baser sur des composants. Itérer. Découper le temps et fixer des deadlines (timeboxing). Piloter le projet par les risques. Accepter le changement. 2. Dynamic Software Development Method (DSDM)DSDM se base sur neuf principes : Implication active des utilisateurs. Autonomie et pouvoir de décision des équipes. Livraisons fréquentes. Adéquation aux besoins des clients comme seul critère d’acceptation du produit. Développement itératif et incrémental. Modifications réversibles. Définition globale macroscopique des besoins. Intégration des tests dans tout le cycle de vie. Collaboration et coopération entre toutes les parties prenantes. 3. eXtreme Programming (XP)XP repose sur quatre valeurs : Communication : l’effort de communication entre les différents intervenants est indispensable pour atteindre l’objectif commun. Nous devons privilégie la communication directe, dans le recueil et la clarification des besoins, dans la planification des itérations, dans la répartition et l’exécution des travaux. Simplicité : la solution la plus simple est la meilleure pour atteindre les objectifs ; grâce à cette simplicité, l’application pourra évoluer facilement, si nécessaire. La simplicité est applicable au client dans la définition de ces besoins, dans le choix des outils et du processus. Feedback : le retour d’information est essentiel pour valider le fait que le projet est sur la bonne voie : tests unitaires pour valider le fonctionnement du code, intégration continue 16 Spécifications et analyse des besoins
  28. 28. Robot à base d’Android pour détecter des anomalies, tests fonctionnels pour valider la conformité aux besoins, livraisons fréquentes…, autant de pratiques qui rendent plus aisées les adaptations éventuelles, sans attendre le terme du projet. Courage : le courage est nécessaire aussi bien chez le client que chez les développeurs. Pour mener à bien un projet XP, le client doit avoir le courage de donner un ordre de priorité à ses exigences, de reconnaitre que certains de ses besoins ne sont pas toujours très claires. Le développeur doit aussi avoir le courage de modifier l’architecture même si le développent est déjà bien avancée, de jeter du code existant et d’accepter qu’il est parois plus rapide et efficace de réécrire une portion de code à zéro plutôt que de bricoler du code existant. 4. Rapid Application Development (RAD)RAD n’est pas à proprement parler une méthode agile, mais c’est une approche(semi)itérative incrémentale préconisant un usage intensif des techniques decommunication facilitée. 5. ScrumLes valeurs mises en avant par Scrum sont les suivantes : Transparence : La transparence garantit que tous les indicateurs relatifs à l’état du développement sont visibles par tous ceux qui sont intéressés par le résultat du produit. Non seulement la transparence pousse à la visibilité mais ce qui est rendu visible doit être bien compris ; cela signifie que ce qui est vu est bien le reflet de la réalité. Par exemple, si un indicateur annonce que le produit est fini (ou une partie seulement du produit), cela doit être strictement équivalent à la signification de fini définie par l’équipe. Inspection : Les différentes facettes du développement doivent être inspectées suffisamment souvent pour que des variations excessives dans les indicateurs puissent être détectées à temps. Adaptation : Si l’inspection met en évidence que certains indicateurs sont en dehors des limites acceptables, il est probable que le produit résultant sera également inacceptable si on ne réagit pas ; le processus doit donc être ajusté rapidement pour minimiser les futures déviations.Une étude de ces différentes méthodologies révèle qu’elles ont un tronc commun, mais ellesse différencient par leur degré de formalisme, les revues, le rythme du projet, le nombre etla longueur des itérations et à la taille de projets.Après cette étude comparative notre choix s’est focaliser sur deux méthode Scrum et XP,mais nous avons choisi XP puisque la qualité principale de cette dernière est la simplicité deplus cette méthode privilégie une équipe autonome, malgré que nous n’avons pas respectéune caractéristique fondamentale de XP qui est le travail en binôme, ce qui n’est le cas avecnotre projet, puisqu’il est réalisé par un seul développeur. 3. Choix de la méthodologie : Mobile DTandis que beaucoup de méthodes agiles ont été présentées, aucune d’elles n’est 17 Spécifications et analyse des besoins
  29. 29. Robot à base d’Androidspécifiquement visée pour le développement mobile et surtout pour notre cas.Mobile-D est une approche agile pour l’équipement mobile qui est basé sur XP (eXtrêmePrograming), la méthodologie Crystal (Scalability) et Rational Unified Proces (Assurance decycle de vie). Elle est conçue pour rencontrer les caractéristiques spécifiques dedéveloppement de l’application mobile et le standard de qualité de l’industrie.Le travail de développement est divisé en différentes phases qui sont l’exploration,initialisation, production, stabilisation, et test et correction du système.Il se dégage de ce qui précède que nous allons suivre la méthodologie XP (eXtremePrograming) qui est un processus de développement logiciel agile.XP propose un cycle de développement itératif incrémental, qui fusionne les trois phases deconception, de réalisation et de test pour chaque itération du logiciel à réaliser.En faisant la combinaison des avantages des trois méthodes, Mobile-D satisfait lescaractéristiques du développement requis, Cela est représenté dans le tableau 3 suivant : Caractéristiques de Rational Logiciel Mobile Mobile-DChangement élevée En raison du changement élevé des Incertitude élevée, environnementd’environnement exigences, on a besoin de dynamique: Centaines de nouveau de l’approche de développement téléphones portables sont fabriqués incrémental et itératif chaque annéePetite équipe de Les petites équipes peuvent réagir Majorité de logiciel mobile sontdéveloppement plus rapidement, partager développés par micro (<10) ou l’information, peu de moyennes (<250) entreprises, La taille documentation est nécessaire de l’équipe est souvent inférieure à 20 personnesClient identifiable Pour éviter le malentendu Nombre potentiellement illimité d’affaires d’utilisateur. Client d’affaires plus facile à identifier, par exemple distributeurEnvironnement de Flexible, extensive, etc… Utilise souvent Java et C++développementd’objet orientéNon sécurité Les échecs ne causent pas la perte Majorités de logiciel mobile existantcritique des vies sont pour le but de divertissement. Les équipement mobiles sont non fiablesLogiciel de niveau Les grands systèmes embarqués Tandis que les systèmes mobiles sontd’application exigent la communication étendue complexes et fortement dépendants, les et mécanismes de vérification. applications mobiles peuvent être applications autonomesPetit système Moins de conception d’Up front La taille des applications mobiles varie, requise mais généralement elles sont moins que 10.000 lignes de codeCycle de Pour les buts de la rétroaction Les cycles de développement varient. Endéveloppement rapide général, les applications mobilescourt peuvent être développés de 1 à 6 mois Tableau 3 - Caractéristiques du Mobile-D 18 Spécifications et analyse des besoins
  30. 30. Robot à base d’AndroidII. Identification des acteurs L’acteur de notre Système Intelligent (Robot) s’intercale entre 3 types d’utilisateurs selon l’environnement d’exploitation, soit les entreprises (principalement industrielles) ou les personnes physiques pour des besoins personnelles, ou les établissements de Recherche (Universités, Laboratoires,…). Ces utilisateurs jouent presque le même rôle ce qui nous permet de dire que notre application n’a qu’un seul acteur qu’on l’appelle dorénavant UTILISATEUR.III. Spécification fonctionnelleNous commençons par présenter la vision et le use case général de notre projet puis nousdécoupons le projet sous forme de scénarios. 1. Vision du produitPendant les premières réunions avec le responsable à ESPRITEC (Equipe ESPRIT Mobile) nousavons discuté les différents côtés de notre projet ce qui nous a permis de définir l’énoncé duproblème, l’impact de la problématique, ce que permet le produit, et la position du produit àréaliser dans son environnement et par rapport à l’existant, comme montré dans les deuxtableaux suivants:Le problème d’intégration de solutions intelligentes dans le monde réel en utilisant l’intelligence logicielle disponible(Android).Affecte les milieux domotiques, industriels, …L’impact du problème est manipulation délicate et trop de temps perdu pour interagir avec le milieu quotidien d’une façon automatiséeUne solution réussite une manipulation plus raffiné des fonctionnalités à assurerpermettrait par le système intelligent, une interaction efficace avec le monde extérieur Tableau 4 - Définition du problèmePour ESPRITECType de produit ROBOT(Hardware) + 2 applications mobiles.Qui permet d’assurer différentes types de fonctionnalités comme l’exploration, la sécurité, la surveillance, la réaction intelligente.A la différence de les systèmes embarqués existants, Limité en fonctionnalités, Programmables généralement en langage bas niveau, et ne communique pas avec les moyens disponibles pour tout le monde (Smartphone, Tablet, Navigateur Web). Tableau 5 - Position du produit 19 Spécifications et analyse des besoins
  31. 31. Robot à base d’Android 2. Besoin fonctionnels a. Explorer un lieuLe ROBOT doit être explorateur, il doit être doté de capacités de déplacement, dans lesdifférentes directions y inclut les rotations à gauche et à droite, l’utilisateur doit être capablede le faire déplacer à volonté et à distance. b. Récupérer le Streaming VidéoL’application de commande doit récupérer le streaming vidéo à partir de la caméra duROBOT, pour permettre à l’utilisateur de le visualiser directement. c. Détecter un obstacleLe ROBOT doit être capable de détecter un obstacle à une portée définie, et de l’éviter, endonnant en temps réel des indications sur la distance qui le sépare de cet obstacle. d. Détecter une fuite de gazLe ROBOT doit être capable de détecter le niveau de gaz (type à définir après) dans l’air, etde lancer une alarme lorsqu’il détecte une fuite et un niveau élevé. e. Lancer une Alerte en cas d’urgenceLe ROBOT doit être capable d’activer une alerte et d’envoyer des notifications par lesmoyens disponibles (Email/SMS) en cas d’urgence. f. Avoir l’état du RobotL’utilisateur sera capable de récupérer un ensemble d’information concernant l’état actueldu ROBOT, soit le niveau du signal wifi, le niveau de batterie, les 3 axes du ROBOT dansl’espace pour détecter les inclinaisons, la géolocalisation etc... 3. Besoin non fonctionnels a. ErgonomieL’application de commande doit respecter les standards de l’interfaçage Homme-Machine,en offrant à l’utilisateur une interface ergonomique et une bonne expérience d’utilisation.L’apparence de cette interface est principalement caractérisée par des composants, desformes, des couleurs et la disposition des éléments. b. Contraintes techniques et matériellesLa partie technique et matérielle du ROBOT doit être adaptée aux besoinsdu projet et doit être totalement contrôlable et gérable via la partielogicielle et d’une façon transparente à l’utilisateur. 20 Spécifications et analyse des besoins
  32. 32. Robot à base d’Android c. Contraintes d’utilisationL’interface utilisateur doit être simple et facile à comprendre pour que l’utilisateur puissebénéficier des fonctionnalités du système. d. Contraintes de performanceLe temps de réponse de tout le système doit être acceptable pour une utilisation en tempsréel.Le système doit être stable et sûr. e. Automatisation partielleLe système doit être d’une façon partielle automatisé, dans lacommunication ROBOT-Utilisateur et inversement, et dans les différentesparties de détection. f. MaintenabilitéLes différents modules développés du système doivent être faciles à maintenir. Pour cela, lecode doit être lisible et bien structuré. Nous devons respecter les standards de codageconcernant par exemple les noms des attributs et des variables, les noms des méthodes ainsique la disposition des commentaires. 4. Cas d’utilisation générauxPour avoir une vue globale sur les grandes lignes de notre système, les spécificationsgénérales sont synthétisées sous la forme du diagramme UML des cas d’utilisation de lafigure 3-17 : ce schéma résume les actions que peut effectuer l’utilisateur du projet. Figure 14 - Cas d’utilisation généraux du projet 21 Spécifications et analyse des besoins
  33. 33. Robot à base d’Android Cas d’utilisation 1: Explorer un lieuL’utilisateur sera capable de déplacer le ROBOT à distance, directement à travers uneinterface dédiée équipée avec les composants nécessaires, une certaine communicationavec le ROBOT sera établie au préalable, puis les commandes de déplacements serontenvoyés instantanément au ROBOT, qui se charge de la réception des commandes, dutraitement, et de l’exécution des ordres.La possibilité d’orienter la caméra du ROBOT pour visionner une certaine zone précise aussientre dans cette idée d’explorer des lieux. Cas d’utilisation 2 : Récupérer le Streaming VidéoLe ROBOT se charge d’enregistrer en temps réel une partie du flux vidéo depuis la caméra,l’envoyé à l’application de commande, et ainsi de suite. Cas d’utilisation 3 : Récupérer la distance à un obstacleL’utilisateur doit avoir la possibilité de récupérer à tout moment la distance à l’obstacle leplus proche directement sur l’interface de commande.Le ROBOT se charge d’activer, stabiliser le capteur et d’exécuter à tout moment cettefonctionnalité, une possibilité de prendre une décision si la distance calculée est moins d’unecertaine valeur. Cas d’utilisation 4 : Afficher le niveau de gazL’utilisateur doit avoir la possibilité de récupérer à tout moment le niveau de gazdirectement sur l’interface de commande.Le ROBOT se charge d’activer, stabiliser le capteur et d’exécuter à tout moment cettefonctionnalité, et d’être en mode écoute s’il y aura un changement dans le niveau de gaz. Cas d’utilisation 5 : Activer une Alerte Email/SMSEn cas d’urgence le ROBOT peut envoyer des alertes SMS/Email à un correspondant et lancerune alerte sonore Cas d’utilisation 6 : Récupérer l’état du ROBOTL’utilisateur peut recevoir un ensemble d’information depuis le ROBOT :Afficher l’orientation du ROBOT : cette information est obtenu directement depuisl’accéléromètre intégré dans le Smartphone du ROBOT, cette information nous donne uneindication sur l’inclinaison du ROBOT, l’activation de la géolocalisation sera aussi disponibleen OUTDOOR.Afficher l’état du signal WIFI : cette information est primordiale pour l’utilisateur pour garderla connectivité au ROBOT, une fois le signal est faible, une alerte sera affichée à l’écrandirectement et avant la coupure de connexion. 22 Spécifications et analyse des besoins
  34. 34. Robot à base d’AndroidAfficher l’état de la batterie : elle permet à l’utilisateur de connaitre le pourcentage debatterie du ROBOT et de savoir une approximation du temps restant avant l’alimenter.IV. Cas d’utilisations DétaillésCette section sera consacrée à la présentation des cas d’utilisations principales. 1. Le 1er Cas- Explorer un lieu Figure 15 – Cas d’utilisation - Explorer un lieuCe diagramme représente les différents aspects de ce que nous appelons exploration deslieux, que nous présentons dans ce tableau : Cas d’utilisation n° 001 Nom Explorer un lieu Acteur Utilisateur Description Permettre de déplacer librement le Robot et explorer un lieu bien déterminé. Pré-Conditions  ROBOT alimenté et activé,  connexion avec la partie commande établie Post-Conditions N/A Scénario nominal 1. Commander le ROBOT à distance pour le faire déplacer en avant/arrière, le faire tourner à gauche/droite Scénario Alternatif N/A Exception Erreur de connexion :  Le système s’arrête Tableau 6 - Description du cas dutilisation Explorer un lieu 23 Spécifications et analyse des besoins
  35. 35. Robot à base d’Android 2. Le 2ème Cas- Récupérer le Streaming Vidéo Figure 16 - cas dutilisation - Récupérer le Streaming VidéoCe diagramme représente la fonctionnalité responsable de la récupération du streamingvidéo, le ROBOT sera équipé d’une caméra pour l’enregistrement vidéo, l’utilisateur doitavoir la possibilité de récupérer le streaming directement sur l’interface de commande etsavoir exactement ce que le ROBOT filme en temps réel, ci-dessous la description : Cas d’utilisation n° 002 Nom Récupérer le streaming vidéo Acteur Utilisateur Description Permettre de recevoir le streaming vidéo en temps réel depuis le ROBOT. Pré-Conditions  ROBOT alimenté et activé,  connexion avec la partie commande établie Post-Conditions N/A Scénario nominal 1. Activer la caméra du ROBOT, et l’envoi du streaming 2. Activer la réception du streaming directement sur l’application de commande Scénario Alternatif N/A Exception Erreur de connexion :  Le système s’arrête Faible bande passante :  Temps de latence plus grand Tableau 7 - Description du cas dutilisation Récupérer le streaming vidéo 24 Spécifications et analyse des besoins
  36. 36. Robot à base d’Android 3. Le 3ème Cas- Détecter un obstacle Figure 17 - Cas dutilisation – Détecter un obstacleCe diagramme représente la fonctionnalité de détecter un obstacle à proximité et calculer ladistance qui le sépare au ROBOT, on trouve une description de ce cas ci-dessous : Cas d’utilisation n° 003 Nom Récupérer la distance Acteur Utilisateur Description Permettre à l’utilisateur d’afficher la distance qui sépare le robot à un obstacle. Pré-Conditions  ROBOT alimenté et activé,  Capteur bien fonctionnel Post-Conditions N/A Scénario nominal 1. Détecter l’obstacle 2. Mesurer la distance 3. Eviter l’obstacle à une distance déterminée Scénario Alternatif N/A Exception Erreur de connexion :  Pas de récupération de valeur Tableau 8 - Description du cas dutilisation Récupérer la distance 25 Spécifications et analyse des besoins
  37. 37. Robot à base d’Android 4. Le 4ème Cas- Détecter une fuite de gaz Figure 18 - Cas dutilisation - Détecter une fuite de gazCe diagramme représente la fonctionnalité de calculer le niveau de Gaz dans l’air autours duROBOT et détecter s’il y a une fuite ou non, ci-dessous une description détaillée : Cas d’utilisation n° 004 Nom Récupérer le niveau de gaz Acteur Utilisateur Description Permettre à l’utilisateur d’afficher le niveau de gaz autour détecté par le ROBOT. Pré-Conditions  ROBOT alimenté et activé,  Capteur bien fonctionnel Post-Conditions N/A Scénario nominal 1. Détecter le niveau de Gaz 2. Envoyer le niveau de gaz à l’application de commande 3. Lancer une Alerte en cas d’urgence Scénario Alternatif N/A Exception Erreur de connexion :  Pas de récupération de valeur Tableau 9 - Description du cas dutilisation récupérer le niveau de gaz 26 Spécifications et analyse des besoins
  38. 38. Robot à base d’Android 5. Le 5ème Cas- Récupérer l’état du ROBOT Figure 19 - Cas dutilisation - Récupérer l’état du ROBOTCe diagramme présente la fonctionnalité de récupérer un ensemble d’informations etd’indicateurs qui nous donne plus de détail sur l’état du ROBOT lorsqu’il est actif, ci-dessousune description détaillé de ce cas: Cas d’utilisation n° 005 Nom Récupérer l’état du ROBOT Acteur Utilisateur Description Récupérer un ensemble d’information qui représente les caractéristiques actuelles du ROBOT comme le niveau du signal, le niveau de batterie etc. Pré-Conditions  ROBOT alimenté et activé,  Détection de gaz activée Post-Conditions N/A Scénario nominal 1. Récupérer automatiquement toutes les informations sur l’interface utilisateur. Scénario Alternatif N/A Exception Pas de service GPS/internet disponible:  Pas d’envoi d’information Tableau 10 - Description du cas dutilisation récupérer létat du ROBOT 27 Spécifications et analyse des besoins
  39. 39. Robot à base d’AndroidV. Diagramme de séquence systèmePour avoir une vue séquentielle globale sur les principales fonctionnalités de notre système,on présente de diagramme de séquence système dans la figure 15 : Figure 20 - Diagramme de séquence systèmeCe diagramme montre l’interaction de façon séquentielle entre l’acteur et le système.Une première connexion doit être établie, une fois la connexion est effectuée, l’utilisateurpeut sélectionner une action à faire, lorsqu’il aura l’interface principale.La fonctionnalité explorer un lieu consiste à faire déplacer le ROBOT dans les directionsvoulues librement que ce soit en avant, arrière ou en tournant à gauche et droite, lescommandes seront envoyées à l’objet Daemon qui va exécuter ces taches directement sur leROBOT.La fonctionnalité de surveiller une zone se base essentiellement sur le fait que l’utilisateurpeut recevoir le streaming vidéo directement sur l’application de commande.Récupérer la distance à l’obstacle et le niveau de Gaz constituent aussi des fonctionnalitésprêtes à utilisés via des interfaces utilisateurs ou celui-ci peut recevoir la distance auobstacle ainsi que le niveau de gaz en air, une action sera effectuée si le niveau de gaz ou ladistance atteint un niveau prédéfini. 28 Spécifications et analyse des besoins
  40. 40. Robot à base d’AndroidVI. Diagrammes de Séquence détaillésDans cette partie nous présentons une étude dynamique du projet en se basant sur lesdiagrammes de séquence détaillés 1. Diagramme de séquence 1– Déplacer le ROBOT Figure 21 - Diagramme de séquence – Déplacer le ROBOTCe diagramme de séquence représente les différentes étapes établies afin de mettre leROBOT en mouvement, le système sera divisé en modules actives comme suit :  Application 1 : elle représente l’application de commande qui représente l’interface utilisateur d’une part et le lien sans fil avec le ROBOT d’autre part.  Application 2 : elle représente l’application résidente qui contrôlera le ROBOT réellement elle fait le lien entre l’application de commande et la carte IOIO  Carte IOIO : elle représente l’interface entre l’application Android 2 et tous les composants électroniques, dans ce cas les moteurs DC et les circuits associés qui seront détaillés dans le chapitre réalisation  Moteurs DC : représentent les composants électroniques qui seront activés/désactivés via la carte IOIOL’utilisateur doit entrer l’adresse IP du ROBOT pour pouvoir se connecter, l’application 1tente d’établir la connexion avec l’application 2, une fois la connexion est établie, il y aural’activation de la carte IOIO, et l’interface de commande principale sera affichée àl’utilisateur. 29 Spécifications et analyse des besoins

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