STAGE - Prototypage de systèmes d'acquisition, traitement et génération de signaux (Raspberry pi) F/H

La société Safran Aircraft Engines conçoit, produit et commercialise des moteurs pour avions. Pour les bureaux d'études en charge du développement des systèmes de régulation des différents moteurs, des moyens d'essai dédiés sont nécessaires pour les phases de vérification et validation, appelés bancs de test système calculateur, spécifiques à chaque programme moteur. La fonction d'un tel banc, dit de type Hardware In the Loop (HIL), est de tester le calculateur réel et le logiciel embarqué de la régulation, en simulant le moteur et l'avion au niveau des interfaces électriques et numériques du calculateur, préalablement aux essais du système sur le moteur réel puis sur l'avion. Le principe consiste à acquérir les courants de commande des actionneurs, exécuter le modèle informatique simulant le moteur, et générer les signaux électriques des capteurs, en respectant la contrainte de temps réel imposée par le cycle de cadencement interne du calculateur.

Une équipe est responsable de la conception et de la maintenance des bancs de test. Les bancs sont très largement constitués des solutions proposées par les sociétés dSPACE et National Instruments (NI) entre autres, spécialisées dans le domaine. Ces matériels sont à l'état de l'art de la technologie pour les applications de test en temps réel, mais ils sont relativement onéreux et complexes à mettre en œuvre. Le nano-ordinateur Raspberry Pi, d'un coût réduit et facile d'utilisation, pourrait être une alternative intéressante.

L'objectif du stage est d'évaluer les performances atteignables avec un Raspberry Pi pour l'acquisition, le traitement et la génération de signaux, pour déterminer si cela peut être une alternative intéressante en regard des solutions dSPACE ou NI pour le prototypage rapide de composants de bancs de test.

Au cours du stage, seront menées les activités suivantes:
• Choix du système d'exploitation (OS) le mieux adapté au besoin, a priori une distribution Linux libre et gratuite, et installation sur le Raspberry Pi 4 Model B
• Installation de l'environnement de développement (IDE) le plus simple possible, pour transférer un programme en langage C (fichiers .c, .h et makefile) depuis un poste sous Windows 10 sur le Raspberry Pi, le compiler et l'exécuter
• Mise au point d'un programme pour tester la communication entre plusieurs Raspberry Pi via Ethernet sur un réseau local
• Installation des pilotes des cartes d'entrées et sorties analogiques MCC 118 et MCC 152, et tests de bon fonctionnement
• Prototypage d'une chaine d'acquisition, traitement et génération de signaux avec trois Raspberry Pi
• Tests des performances du prototype pour évaluer la durée du cycle de la chaine et la qualité du signal de sortie, avec un générateur de basses fréquences (GBF) et un oscilloscope
• Eventuellement, sous réserve de la disponibilité des bancs systèmes du site de Villaroche, on pourra intégrer les Raspberry Pi comme extensions sur les architectures dSPACE et NI

En dernière année d'école d'ingénieur, vous savez faire preuve d'autonomie et avez de bonnes capacités de synthèse et de rédaction. Les compétences pour programmer en langage C et pour utiliser un système Linux sont nécessaires. Une expérience de l'utilisation d'un Raspberry Pi serait souhaitable.