À la fin de cette section · Tu sauras reconnaître un système embarqué et donner des exemples concrets.
Définition — Système informatique embarqué
Un système informatique embarqué est un système informatique intégré dans un appareil plus grand pour lui apporter des fonctionnalités de traitement automatique. Il est conçu pour accomplir une tâche spécifique, souvent en temps réel, avec des contraintes de taille, d’énergie et de coût.
Contrairement à un ordinateur personnel qui est polyvalent, un système embarqué est dédié à une ou quelques fonctions précises. Il est souvent invisible : on ne le voit pas, mais il est partout.
98%
des processeurs fabriqués sont embarqués
~100
microcontrôleurs dans une voiture moderne
15 Md
d’objets connectés dans le monde (2024)
2030
objectif : 30 milliards d’objets IoT
Exemples de systèmes embarqués du quotidien
La centralisation électronique d’une voiture (ABS, airbags, GPS…)
Le four à micro-ondes (minuterie, puissance, capteur de température)
La carte bancaire à puce (authentification, chiffrement)
Le pacemaker cardiaque (surveillance en temps réel)
La box internet (routeur + pare-feu + DHCP…)
Les satellites artificiels
Caractéristiques d’un système embarqué
Caractéristique
Description
Dédié
Conçu pour une tâche précise, non polyvalent
Temps réel
Doit souvent répondre en un temps garanti (ex : ABS)
Contraintes physiques
Petit, léger, basse consommation d’énergie
Fiabilité
Doit fonctionner sans interruption, parfois des années
Interaction avec le monde physique
Via des capteurs (entrées) et des actionneurs (sorties)
2
Capteurs, actionneurs et microcontrôleurs
🔄 Architecture d'un système embarqué
📡 CAPTEUR (thermomètre, GPS…)
→
🧠 MICROCONTRÔLEUR (traite l'information)
→
⚙️ ACTIONNEUR (moteur, LED, écran…)
Le capteur mesure le monde réel → le µC décide quoi faire → l'actionneur agit sur le monde réel.
À la fin de cette section · Tu pourras nommer les 3 composants : capteur, microcontrôleur, actionneur.
Le schéma fondamental
Architecture générale d’un système embarqué
Les capteurs
Définition — Capteur
Un capteur est un composant qui mesure une grandeur physique du monde réel (température, lumière, pression, position, son…) et la convertit en un signal numérique exploitable par le microcontrôleur.
Type de capteur
Grandeur mesurée
Application
Thermomètre
Température
Thermostat, météo, médical
Accéléromètre
Accélération / mouvement
Smartphone, airbag, montre connectée
GPS
Position géographique
Navigation, logistique
Caméra / capteur d’image
Lumière
Reconnaissance faciale, conduite autonome
Microphone
Son
Assistants vocaux (Alexa, Siri…)
Capteur de CO₂
Concentration en gaz
Ventilation, qualité de l’air
Les actionneurs
Définition — Actionneur
Un actionneur est un composant qui reçoit un ordre du microcontrôleur et produit une action physique dans le monde réel : mouvement, lumière, son, chaleur…
Définition — Microcontrôleur
Un microcontrôleur est un circuit intégré qui regroupe sur une seule puce un processeur (CPU), de la mémoire (RAM et ROM) et des interfaces d’entrée/sortie. C’est le « cerveau » du système embarqué : il lit les données des capteurs, les traite selon un programme, et envoie des ordres aux actionneurs.
Arduino et Raspberry Pi
Deux plateformes éducatives très populaires permettent de découvrir l’informatique embarquée : Arduino (microcontrôleur, idéal pour contrôler des capteurs/actionneurs) et Raspberry Pi (mini-ordinateur complet sous Linux, plus puissant).
🧪 Activité — Les capteurs de ton smartphone
Ton smartphone contient une dizaine de capteurs. Associe chaque capteur à sa fonction :
Capteurs ① Accéléromètre ② GPS ③ Gyroscope ④ Magnétomètre ⑤ Proximité ⑥ Photodétecteur ⑦ Microphone
Fonctions • Boussole • Rotation écran • Localisation • Photo basse lumière • Réveille l'écran quand on lève le tél. • Coupe l'écran à l'oreille • Reconnaissance vocale
💡 Voir les réponses
① Accéléromètre → Rotation écran + Réveille au mouvement
② GPS → Localisation
③ Gyroscope → Rotation précise (jeux VR)
④ Magnétomètre → Boussole
⑤ Proximité → Coupe l'écran à l'oreille
⑥ Photodétecteur → Luminosité ambiante
⑦ Microphone → Reconnaissance vocale
⚠️ Piège à éviter · Un Raspberry Pi n'est PAS un microcontrôleur ! C'est un mini-ordinateur (avec OS Linux). Les vrais microcontrôleurs sont par exemple le Arduino ou la Raspberry Pi Pico (qui contient un µC, malgré son nom !).
3
L’Internet des objets (IoT)
À la fin de cette section · Tu comprendras ce qu'est l'Internet des Objets (IoT) et ses applications.
Définition — IoT (Internet of Things)
L'Internet des objets (IoT) désigne l’ensemble des objets physiques équipés de capteurs, d’un microcontrôleur et d’une connectivité réseau, leur permettant de collecter et d’échanger des données via Internet.
L’IoT représente une extension d’Internet au-delà des ordinateurs et smartphones : désormais, les objets du quotidien peuvent communiquer entre eux et avec des serveurs distants.
Les technologies de communication
Technologie
Portée
Consommation
Débit
Usage typique
Wi-Fi
~100 m
Élevée
Élevé
Maison connectée
Bluetooth
~10 m
Faible
Moyen
Montre, casque, santé
Zigbee / Z-Wave
~50 m
Très faible
Faible
Domotique
4G / 5G
Illimitée
Élevée
Très élevé
Voiture connectée, ville intelligente
LoRaWAN
~15 km
Très faible
Très faible
Agriculture, compteurs intelligents
4
Applications concrètes
À la fin de cette section · Tu sauras décrire le fonctionnement d'un objet connecté du quotidien.
La maison connectée (domotique)
Les objets connectés permettent d’automatiser et de piloter à distance les équipements d’une habitation :
Thermostat intelligent (Nest, Netatmo) : adapte le chauffage selon la présence et les habitudes
Serrures connectées : ouverture par smartphone ou code
Ampoules connectées : contrôle de la luminosité et de la couleur
Assistants vocaux (Amazon Echo, Google Home) : contrôle vocal de l’ensemble du système
La santé connectée
Montres et bracelets connectés : mesure du rythme cardiaque, du sommeil, du nombre de pas
Glucomètre connecté : surveillance du taux de glycémie en continu
Pacemaker connecté : transmets des données en temps réel au cardiologue
Pilulier connecté : rappels de prise de médicaments
La ville intelligente (smart city)
Éclairage public adaptatif : s’allume uniquement quand des piétons sont détectés
Capteurs de stationnement : indiquent les places libres en temps réel
Gestion des déchets : capteurs dans les poubelles pour optimiser les tournées
Surveillance de la qualité de l’air et du bruit
L’industrie connectée (Industrie 4.0)
Maintenance prédictive : les machines signalent elles-mêmes leurs pannes avant qu’elles surviennent
Chaîne logistique : traçabilité des marchandises en temps réel (RFID, GPS)
Robots collaboratifs : travaillent aux côtés des humains grâce à des capteurs de proximité
5
Enjeux et limites
À la fin de cette section · Tu pourras argumenter sur les limites : sécurité, vie privée, écologie.
Sécurité des objets connectés
Les objets connectés représentent un défi majeur pour la cybersécurité. Contrairement aux ordinateurs, ils sont souvent dotés de ressources limitées, ce qui rend difficile l’implémentation de mécanismes de sécurité robustes.
Vulnérabilités fréquentes des objets IoT
Mots de passe par défaut jamais changés (admin/admin)
Absence de chiffrement des communications
Mises à jour de sécurité inexistantes ou non appliquées
Protocoles de communication obsolètes
En 2016, le botnet Mirai a infecté des centaines de milliers de caméras de surveillance connectées pour lancer une attaque massive contre des serveurs DNS, rendant inaccessibles Twitter, Netflix et Spotify pendant plusieurs heures.
Vie privée et collecte de données
Les objets connectés collectent en permanence des données très intimes : rythme cardiaque, habitudes de sommeil, déplacements, conversations (assistants vocaux), comportements domestiques…
Risques pour la vie privée
Les données de santé sont extrêmement sensibles et peuvent affecter l’assurance, l’emploi
Les assistants vocaux peuvent enregistrer des conversations privées par erreur
La géolocalisation permanente permet de reconstituer la vie entière d’une personne
En cas de faille, toutes ces données peuvent être volées
Impact environnemental
La prolifération des objets connectés a un coût environnemental important :
Fabrication : extraction de métaux rares (lithium, cobalt, terres rares), émissions de CO₂
Consommation électrique : des milliards d’objets en veille permanente
Obsolescence programmée : durée de vie courte, difficultés de réparation
Déchets électroniques : 50 millions de tonnes par an dans le monde
À retenir — Les cinq mots-clés du thème
Embarqué : système informatique dédié, intégré dans un appareil
Capteur : mesure une grandeur physique et la convertit en signal numérique
Actionneur : reçoit un ordre numérique et produit une action physique
Microcontrôleur : cerveau du système embarqué (CPU + mémoire + E/S)
IoT : Internet des objets — réseau mondial d’objets connectés et communicants