Présentation générale du projet

Contexte du projet

L'internet des objets est un domaine en pleine croissance qui permet entre autres d'établir des interactions entre des utilisateurs et des objets connectables.

Les domaines d'applications sont diverses et variées: du contrôle des chauffages dans nos maisons en passant par les smart cities,ou encore le tracking des marchandises,..on y retrouve des dispositifs intelligents tels que des capteurs, des interfaces de communication avec d'autres dispositifs,.. Aujourd'hui plusieurs équipements embarqués voient le jour, cependant les protocoles de communication n'évoluent pas autant, entraînant donc une forte consommation d'énergie, un besoin énorme en termes de mémoire, réseau,..

Semtech,une entreprise grenobloise, crée en 19 un modem radio LoRa adapté aux besoins des objets connectés et offre une technologie de communication à faible consommation d'énergie, une longue portée(pouvant aller jusqu'à 15 km),un débit faible,..

L'actuelle main mise du privé sur les réseaux IP n'est pas forcément une bonne chose pour Internet.

Objectif du projet

L'objectif du projet est de réaliser un module autonome connectable sur une box Internet permettant de relier deux sites avec une connexion longue distance.

Cahier de charges

Le projet se déroulera en deux phases. Nous utiliserons 2 technologies: L'ethernet et la communication par radio fréquences.

Nous réaliserons d'abord un premier prototype construit autour d'un AtMega328P, d'une carte Ethernet (avec un micro-contrôleur Microchip ENC28J60), et d'un modem radio LoRa. Un connecteur USB est prévu pour l'alimentation.

Ensuite, nous réaliserons un deuxième prototype sur la base d'un module MBED équipé d'un microcontroleur 32 bits à processeur ARM Cortex M3 , du même modem LoRa.

Nous avons choisi ce processeur pour :

le fait qu'un module Ethernet PHY soit intégré; qui opère au niveau de la couche physique du modèle OSI et met en œuvre la partie de la couche physique Ethernet du 1000BASE-T, 100BASE-TX, et les normes 10BASE-T.

la vitesse du processeur très élevée,

Présence de plusieurs périphériques série

En ce qui concerne l'environnement de développement,le compilateur MBED permet d'écrire des programmes en C++ qui peuvent être compilés en ligne.

Nous comptons également utiliser le protocole PoE (Power over Ethernet) pour l'alimentation par le port Ethernet, prévoir un protocole de communication pour la transmission des paquets Ethernet par LoRa.

Suivi du projet

Semaine 1 (19/09)	Réunions avec l'encadrant de projet / Définition des objectifs / Recherche bibliographique
Semaine 2 (26/09)
Semaine 3 (03/10)
Semaine 4 (11/10)	Etablissement de la liste du matériel

Planning prévisionnel

Fichier:Planning .pdf

La recherche et la documentation

Microcontrôleur Atmega328p

Atmega328p est un mono-puce microcontrôleur.

Carte Réseau

Qu'est-ce qu'une carte réseau?

La carte réseau (appelée Network Interface Card en anglais et notée NIC) constitue l'interface entre l'ordinateur et le câble du réseau. La fonction d'une carte réseau est de préparer, d'envoyer et de contrôler les données sur le réseau.

Pour préparer les données à envoyer, la carte réseau utilise un transceiver qui transforme les données parallèles en données séries. Chaque carte dispose d'une adresse unique, appelée adresse MAC, affectée par le constructeur de la carte, ce qui lui permet d'être identifiée de façon unique dans le monde parmi toutes les autres cartes réseau.

Quel est le rôle d'une carte réseau?

Une carte réseau sert d'interface physique entre l'ordinateur et le câble. Elle prépare pour le câble réseau les données émises par l'ordinateur, les transfère vers un autre ordinateur et contrôle le flux de données entre l'ordinateur et le câble. Elle traduit aussi les données venant du câble et les traduit en octets afin que l'Unité Centrale de l'ordinateur les comprenne. Ainsi une carte réseau est une carte d'extension s'insérant dans un connecteur d'extensions (slot).

Qu'est-ce qu'une carte réseau Ethernet?

La plupart des cartes réseau destinées au grand public sont des cartes Ethernet. Elles utilisent comme support de communication des paires torsadées (8 fils en cuivre), disposant à chaque extrémité de prises RJ45.

Les trois standards Ethernet (norme 802.3) les plus courants correspondent aux trois débits les plus fréquemment rencontrés : 1.Le 10Base-T permet un débit maximal de 10 Mbit/s. Le câble RJ45 peut alors mesurer jusqu'à une centaine de mètres et seuls 4 des 8 fils sont utilisés. 2.Le 100Base-TX permet un débit maximal de 100 Mbit/s. Il est également appelé Fast Ethernet et est désormais supporté par la quasi-totalité des cartes réseau. Comme pour le 10Base-T, le câble RJ45 peut alors mesurer jusqu'à une centaine de mètres et seuls 4 des 8 fils sont utilisés. 3.Le 1000Base-T permet un débit maximal de 1 000 Mbit/s. Il est également appelé Gigabit Ethernet et se démocratise rapidement. Pour que le réseau fonctionne correctement, le câble RJ45 peut toujours mesurer jusqu'à 100 m, mais doit être de bonne qualité. Cette fois, les 8 fils sont utilisés.

Avancement du projet

Souder la carte Ethernet

Liste du matériel

Matériel	Quantité requise	Quantité disponible	A commander	Commentaires
Premier prototype (à base d'un AtMega328P)
Partie Ethernet
Résistances 49.9Ω	10	10	10	Farnell [1]
Résistances 270Ω	10	10	10	Farnell [2]
Résistances 2.32kΩ	10	10	10	Farnell [3]
Capacités polarisation 10µF	10	10	10	Mouser [4]
Capacités 0.1µF	10	10	10	Farnell [5]
Capacités 20pF	10	10	10	Farnell [6]
Capacités 1µF	10	10	10	Farnell [7]
Puce Électronique ENC28J60SP	3	3	3	Farnell [8]
Puce Électronique MCP1702Z	3	3	3	Mouser [9]
Régulateur de tension LD1117AV33	3	3	3	Mouser [10]
Connecteur SI-50196-F	3	3	3	Digi-Key [11]
Filtre BL01RN1A	3	3	3	Farnell [12][13]
Quartz ECSS250XM	2	2	2	Mouser [14]
Partie Arduino
Micro-contrôleur de type ATMEGA328P	3	3	3	Farnell [15]
Quartz FA238 16MHz	3	3	3	Farnell [16]
Résistance 1MΩ +/- 5%	5	5	5	Farnell [17]
Résistance 1KΩ	5	5	5	Farnell [18]
Resistances 470Ω	10	10	10	Farnell [19]
Capacité 100nF	10	10	10	Farnell [20]
Capacité 4.7uF	5	5	5	Farnell [21]
Capacité 10uF	5	5		Farnell [22]
Interrupteur	2	2	2	Mouser [23]
Embase USB	2	2	2	Farnell [24]
FTDI FT232 BASIC	3	3	3	Farnell [25] MOUSER [26]
Diode	5	5	5	Farnell [27]
Regulateur 78ADJ LDO Tension fixe	3	3	3	Farnell [28]
LED yellow	3	3	3	Farnell [29]
LED orange	3	3	3	Farnell
LED green	3	3	3	Farnell [30]
LED blue	3	3	3	Farnell [31]
Partie LoRa
Module radio de type RF-LORA-868-SX1276	4	4	4	Mouser [32]
Capacités 10uF	10	10	10	Farnell [33]
Capacités 100nF	20	20	20	Farnell [34]
	20	20	20	Farnell [35]
Capacités 15pF	10	10	10	Farnell [36]
Capacités 10nF	10	10	10	Farnell [37]
Capacités 1.5pF	10	10	10	Farnell [38]
Capacités 33pF	10	10	10	Farnell [39]
Capacités 4.7pF	10	10	10	Farnell [40]
Capacités 1.2pF	10	10	10	Farnell [41]
Capacités 1.8pF	10	10	10	Farnell [42]
	10	10	10	Farnell [43]
Capacités 1nF	10	10	10	Farnell [44]
Inductance 33nH	10	10	10	Farnell [45]
Inductance 6.2nH (0402)	10	10	10	Farnell [46]
Inductance 10nH	10	10	10	Farnell [47]
Resistances 1KΩ	10	10	10	Farnell [48]
Quartz 32MHz(16pF)	10	10	10	Farnell [49]
Regulateur PE4259	5	5	5	Digi-Key [50] Farnell[51]
Deuxième prototype (à base d'un ARM-3 Cortex)
Autres cartes
32u4 RFM95 LoRa Radio - 868 or 915 MHz	2	2	2	Adafruit [52]
Prototype carte developpement MBED	2	2	2	[53]
Kit Board developpement MBED	2	2	2	[54]

Liste du matériel

Fichier:NEWListe du matériel-IMA5-PFE19.ods

Premier prototype

La carte est composée de 3 parties principales : partie Ethernet, partie uC AtMega328P , partie LoRa.

Le rôle du micro-contrôleur est de traiter les informations qui lui parviennent , interfacer et contrôler les communications entre les périphériques.

Alimentation : Pour fonctionner la carte a besoin d'alimentation.La carte fonctionnant sous une tension de 5V ,il a été convenu qu'elle sera alimentée via un port USB.

Interfaçage : Les périphériques reliés au microcontrôleur