Module 7 — Projet Final

Microcontrôleurs & IoT

Changelog — V0.1.1

• Commentaire explicite sur le pattern fail-safe dans handleUrgence() (moteurs coupés à chaque frame, redondance intentionnelle).

Microcontrôleurs & IoT

Contexte du projet

Mission : vous êtes développeurs embarqués chez un fabricant de systèmes domotiques.
Un client commande un contrôleur de porte de garage avec les exigences suivantes :

1. Ouverture/fermeture commandée par bouton et/ou via Wi-Fi
2. Détection automatique d'obstacle avec arrêt d'urgence immédiat
3. Signalisation visuelle pendant le mouvement (gyrophares)
4. Aucun delay() — le système doit rester réactif en permanence
5. Code structuré, testable, maintenable (normes industrie)

Microcontrôleurs & IoT

Architecture matérielle

Entrées :

BTN_CMD   (GPIO 12) : Bouton de commande (INPUT_PULLUP)
SENSOR_IR (GPIO 14) : Faisceau IR — obstacle (INPUT_PULLUP)
LIMIT_UP  (GPIO 16) : Fin de course haut (INPUT_PULLUP)
LIMIT_DWN (GPIO 17) : Fin de course bas  (INPUT_PULLUP)

Sorties :

MOTOR_UP  (GPIO 26) : Moteur — sens montée
MOTOR_DWN (GPIO 27) : Moteur — sens descente
LED_BLINK (GPIO 25) : Gyrophare de signalisation
LED_STATUS(GPIO 33) : LED verte (état normal) / rouge (urgence)

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La FSM de la porte de garage

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Décomposition des états

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Architecture de la classe GarageController

// lib/GarageController/GarageController.h

enum GarageState { FERMEE, OUVERTURE, OUVERTE, FERMETURE, URGENCE };

class GarageController {
  private:
    // Composants matériels
    Button& btnCmd;
    Button& sensorIR;
    Button& limitUp;
    Button& limitDwn;
    Led&    motorUp;
    Led&    motorDwn;
    Led&    gyrophare;
    Led&    ledStatus;

    // État courant de l'automate
    GarageState state;

    // Timers
    Timer ouvertureTimer;    // Délai auto-fermeture
    Timer blinkTimer;        // Clignotement gyrophare
    bool  blinkState = false;

    // Méthodes privées (un par état)
    void handleFermee();
    void handleOuverture();
    void handleOuverte();
    void handleFermeture();
    void handleUrgence();
    void transitionTo(GarageState next, const char* label);

  public:
    GarageController(Button& btn, Button& ir, Button& lUp, Button& lDwn,
                     Led& mUp, Led& mDwn, Led& gyro, Led& status);
    void begin();
    void update();           // À appeler dans loop()
    GarageState getState() const { return state; }
};

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Implémentation de transitionTo()

void GarageController::transitionTo(GarageState next, const char* label) {
    // onExit : actions de sortie de l'état actuel
    switch (state) {
        case OUVERTURE:
        case FERMETURE:
            motorUp.off();
            motorDwn.off();
            gyrophare.off();
            break;
        case URGENCE:
            ledStatus.off();
            break;
        default: break;
    }

    Serial.printf("FSM: %s\n", label); // Log de transition
    state = next;

    // onEnter : actions d'entrée dans le nouvel état
    switch (state) {
        case OUVERTURE:
            motorUp.on();
            blinkTimer.start(500); blinkState = false;
            break;
        case FERMETURE:
            motorDwn.on();
            blinkTimer.start(300); blinkState = false;
            break;
        case OUVERTE:
            ouvertureTimer.start(300000UL); // 5 min auto-close
            ledStatus.on();
            break;
        case URGENCE:
            // Clignotement rouge rapide
            blinkTimer.start(150);
            break;
        default: break;
    }
}

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État OUVERTURE

void GarageController::handleOuverture() {
    // Priorité 1 : détection d'obstacle (SÉCURITÉ CRITIQUE)
    if (sensorIR.isPressed()) {
        transitionTo(URGENCE, "OUVERTURE → URGENCE (obstacle)");
        return;
    }

    // Priorité 2 : fin de course atteinte
    if (limitUp.isPressed()) {
        transitionTo(OUVERTE, "OUVERTURE → OUVERTE (fin de course)");
        return;
    }

    // Gestion du clignotement gyrophare (non-bloquant)
    if (blinkTimer.isExpired()) {
        blinkState = !blinkState;
        blinkState ? gyrophare.on() : gyrophare.off();
        blinkTimer.reset();
    }
}

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État URGENCE

void GarageController::handleUrgence() {
    // Clignotement rouge rapide (toujours non-bloquant)
    if (blinkTimer.isExpired()) {
        blinkState = !blinkState;
        blinkState ? ledStatus.on() : ledStatus.off();
        blinkTimer.reset();
    }

    // Sortie : l'obstacle a été dégagé ET bouton reset pressé
    if (!sensorIR.isPressed() && btnCmd.wasClicked()) {
        gyrophare.off();
        ledStatus.off();
        transitionTo(OUVERTE, "URGENCE → OUVERTE (reset)");
    }

    //  Pattern fail-safe : redondance INTENTIONNELLE
    // Les sorties moteur sont coupées à CHAQUE frame en URGENCE,
    // pas uniquement sur onEnter — garantit l'arrêt même si une
    // transition concurrente ou un bug RAM forçait une sortie haute.
    motorUp.off();
    motorDwn.off();
}

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La boucle principale (main.cpp)

#include <Arduino.h>
#include "GarageController.h"

// Déclaration des composants
Button cmd(12), ir(14), lUp(16), lDwn(17);
Led    mUp(26), mDwn(27), gyro(25), status(33);

// Le contrôleur
GarageController garage(cmd, ir, lUp, lDwn, mUp, mDwn, gyro, status);

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    garage.begin();   // Initialise tous les composants
    Serial.println(" Système porte de garage prêt.");
}

void loop() {
    garage.update();  // Une seule ligne — aucun delay() !
}

La boucle est ultra-propre : toute la logique est encapsulée dans GarageController.

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Critères d'évaluation

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Extensions possibles

Niveau avancé (si temps disponible) :

• Wi-Fi + MQTT : publier l'état sur garage/etat et répondre à des commandes garage/cmd (OPEN, CLOSE, STOP)
• Authentification : code PIN via MQTT, ignorer les commandes non authentifiées
• Mode Nuit : désactiver le gyrophare entre 22h et 7h (via NTP + heure locale)
• Dashboard Node-RED : bouton virtuel + indicateur d'état en temps réel
• Historique : enregistrer les ouvertures sur carte SD ou dans InfluxDB

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Soutenance finale

Format : présentation devant le groupe (10 min + 5 min questions)

Ce qu'on veut voir :

1. Démo live sur matériel (ou simulation)
2. Présentation de la FSM (diagramme d'états)
3. Présentation du code GarageController
4. Expliquer comment l'arrêt d'urgence est garanti
5. Un retour d'expérience : qu'est-ce qui a été difficile ?

Critère disqualifiant : présence de delay() dans la boucle principale.

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Synthèse du Module 7 (et du cours)