Chaîne d’information : du capteur à la donnée utilisable

La température de l'air est une grandeur ; la tension ou le code fourni par un capteur est un signal qui en dépend selon un modèle. Le domaine de mesure indique les valeurs pour lesquelles le capteur est caractérisé. La sensibilité relie une variation de sortie à une variation d'entrée, la résolution décrit le plus petit pas distingué dans le dispositif retenu, et l'erreur compare indication et référence dans des conditions données. Aucun de ces mots n'est synonyme de précision globale.

Une valeur hors domaine ne doit pas être extrapolée silencieusement. Une saturation peut produire le même code pour plusieurs grandeurs, rendant l'inversion impossible. Le contrat d'interface conserve valeur, unité, indicateur de validité et conditions. Dans le cas fictif, les trois capteurs ont des domaines distincts ; le traitement refuse un code invalide plutôt que de le remplacer par zéro, car zéro peut être une mesure physiquement recevable et masquer la panne.

Pour le capteur fictif de température, le code 2048 donne 50×2048/4095≈25,006 °C. La sensibilité numérique idéale vaut 4095/50=81,9 codes/°C ; le pas inverse vaut 0,01221 °C/code. Une incertitude de caractérisation fictive de 0,3 °C reste bien plus grande que ce pas : afficher plusieurs décimales ne crée pas une meilleure mesure.

Les trois capteurs partagent ici des codes valables 0..4095, mais pas leur unité ni leur étendue. L’humidité couvre 0..100 %HR et l’éclairement 0..2000 lx. FFFF est une sentinelle de défaut hors du domaine des codes valables ; 0 reste une valeur valide. Le dossier fournit séparément unité, version de conversion et statut pour ne pas confondre défaut et valeur physique.

Échantillonner consiste à observer un signal à des instants définis ; quantifier associe chaque observation à un code parmi un ensemble fini. Une fréquence de 2 Hz produit deux jeux par seconde et une période de 0,5 s. Ce choix doit venir de la dynamique utile du phénomène et de la latence attendue, pas de la seule capacité du microcontrôleur. Une mesure environnementale lente n'exige pas la même cadence qu'une vibration ou un son.

Augmenter le nombre de bits réduit le pas idéal de quantification mais n'efface ni bruit, dérive, erreur d'étalonnage ni saturation. Interpoler entre deux échantillons produit une estimation liée à un modèle, pas une observation nouvelle. Le cours conserve donc horodatage, résolution et statut avec chaque valeur. Si le tampon d'acquisition déborde, l'absence est signalée par un numéro de séquence manquant plutôt que remplacée par une répétition silencieuse.

Le modèle utilise des extrémités incluses : n bits donnent 2^n codes, mais 2^n−1 intervalles entre 0 et le maximum. Le pas sur 0..50 °C vaut 50/255≈0,1961 °C à 8 bits et 50/4095≈0,01221 °C à 12 bits. Cette convention de conversion est explicite ; elle n’est pas la définition universelle de tous les convertisseurs analogique-numérique.

Pour une fenêtre[0,60 s[, les instants k/f avec k entier produisent 30,120 ou 600 jeux aux cadences 0,5,2 ou 10 Hz. Les trois codes 12 bits sont rangés chacun dans deux octets, sans empaquetage : ils occupent donc six octets par jeu et non 4,5. Une cadence plus rapide ne restaure ni événement manqué avant acquisition ni valeur saturée.

Un protocole précise l'ordre, le sens, le format et le comportement en cas d'erreur. La trame fictive contient version, type, numéro de séquence, longueur, six octets de charge et un contrôle simple inclus dans les quatre octets de service comptés par le modèle. Après vérification du conteneur et des octets entiers, le récepteur exige une taille exacte de dix octets avant tout index. Il vérifie ensuite version, type, longueur utile, somme et codes ; le suivi de séquence vient après ces refus. Cet ordre évite de lire des octets absents ou de donner un sens connu à un format inconnu.

Le contrôle pédagogique peut détecter certaines modifications accidentelles mais ne prouve ni l'identité de l'émetteur ni la confidentialité. Un attaquant peut recalculer une somme simple. Le cours utilise donc le mot intégrité accidentelle bornée et n'affiche jamais sécurisé. Une trame invalide produit un code d'erreur et incrémente un compteur ; elle ne met pas à jour le dernier jeu valide. Le numéro de séquence rend ensuite les pertes et doublons observables.

Lis la trame 11 01 06 08 00 08 00 08 00 30 : 0x11 regroupe version 1 et type 1 ; la séquence vaut 1, la longueur utile 6. Les trois paires 08 00 valent chacune 2048 en big-endian. La somme des neuf premiers octets vaut 48, soit 0x30. Le récepteur connaît déjà les unités et relations du dossier : ces informations ne sont pas mystérieusement transportées dans les dix octets.

L’ordre de refus est fixé : conteneur et octets entiers, taille exactement 10, version/type, longueur utile 6, somme, codes, puis suivi des séquences. Deux altérations opposées peuvent conserver une somme identique : le contrôle n’assure pas la détection de toute corruption. Le suivi utilise un ensemble de séquences dans une fenêtre sans rebouclage ; un retard n’est pas confondu avec un nouveau numéro suivant.

Le débit brut compte les bits transportés par seconde sur le périmètre choisi. Le débit utile compte seulement les données qui rendent le service. Une trame de dix octets dont six utiles a un rapport protocolaire de 0,60 avant de compter les couches inférieures. À deux trames par seconde, elle produit 160 bit/s bruts et 96 bit/s utiles. Ces valeurs ne disent rien à elles seules sur la latence ou la perte ; un petit volume peut tout de même attendre dans un tampon.

Le temps de transmission idéal est le nombre de bits divisé par le débit du support. Le temps réel ajoute attente, accès au support, traitement, acquittement et retransmission. Parler de rendement du protocole exige donc un périmètre : charge sur trame applicative, ou charge sur tous les bits effectivement transmis. La simulation emploie un taux moyen de retransmission pour un budget ; elle ne reproduit ni corrélation des erreurs ni files d'attente concurrentes et ne permet pas de promettre une qualité de service.

Sur un support fictif à 1000 bit/s, les 80 bits d’une trame occupent idéalement 0,080 s, et deux trames occupent 16 % d’une seconde avant les autres couches. Le délai complet peut être supérieur car la file et la validation ne disparaissent pas. Pourr=0,02, exactement une copie supplémentaire sur 2 % des trames donne 160×1,02=163,2 bit/s en moyenne ; ce n’est pas 160/(1−r).

Pendant une coupure de sortie de 10 s, le tampon reçoit 20 trames initiales, soit 200 octets, s’il part vide. Les copies sont produites après la sortie et ne sont pas stockées dans ce tampon modélisé. Le budget ne prouve pas une garantie : instant de reprise, rafales, mémoire de retransmission et capacité des couches inférieures restent hors périmètre.

La latence du cours est la durée entre l'horodatage d'acquisition et la disponibilité du jeu valide à la passerelle. Elle inclut les traitements, attentes, transmission et validation compris entre ces deux instants. Le taux de jeux inutilisables à échéance compte ceux sans réception valide avant le délai fixé, y compris les jeux tardifs ; il ne désigne pas seulement les absences de réception. Un doublon ne crée pas un nouveau jeu. La fraîcheur décrit l'âge de la dernière valeur valide au moment d'une décision. Un bon débit moyen ne garantit pas une faible latence de pointe.

Les horodatages de ce dossier proviennent d’une horloge monotone commune du banc. Avec deux équipements réels non synchronisés, leur simple soustraction ne permettrait pas d’attribuer un délai fiable. La station fictive emploie un banc commun et des valeurs synthétiques, puis calcule moyenne et dispersion sur six latences. L'exigence de 0,25 s porte sur chaque jeu dans le scénario de revue, tandis que la moyenne sert au diagnostic. La correction conserve donc maximum, valeurs brutes et incertitude au lieu de déclarer conforme sur la moyenne seule.

Fixe d’abord l’échéance à acquisition+0,25 s et la fraîcheur maximale à 0,75 s lors de la consultation. Une trame reçue à 0,30 s après acquisition est tardive pour le premier critère, mais sa valeur peut encore être fraîche à cet instant. La perte de service à échéance et l’âge de la dernière valeur répondent donc à deux questions distinctes.

Le scénario long fournit 100 séquences 0..99 sans rebouclage. Le jeu 40 n’arrive jamais et le 43 n’arrive qu’après son échéance ; le taux de jeux inutilisables à temps vaut 2/100=2 %. Le jeu 41, d’abord invalide, est corrigé avant échéance ; une copie du 42 est un doublon. Ces événements sont comptés séparément et les six latences de l’atelier ne servent pas à inventer ce taux.

Une mesure utilisable possède une grandeur, une unité, un horodatage, une source, une version de schéma et un statut. La chaîne conserve aussi les transformations : code brut, conversion, filtrage et agrégation. Cette provenance permet de recalculer une valeur si l'étalonnage change et d'éviter de comparer des versions incompatibles. Elle n'exige pas de stocker indéfiniment toutes les données ; durée et minimisation sont des exigences de conception, même pour un jeu non personnel.

Une commande automatique ne doit pas traiter une donnée ancienne ou invalide comme une mesure courante. Le contrat définit un état dégradé, un seuil de fraîcheur et une information de diagnostic. Dans le cours, aucune commande physique n'est exécutée : un tableau simule seulement accepter, attendre ou signaler. La revue compare trois architectures de communication et élimine celle qui masque les erreurs, même si son débit utile calculé paraît meilleur. La qualité du service ne se réduit pas au volume transmis.

Les métadonnées de notre journal appartiennent au banc, pas à la trame binaire : version de conversion, unité, validité, acquisition, validation et consultation. Une passerelle réelle devrait obtenir ce contexte par un contrat partagé ou un format augmenté, puis revoir le budget. Le cours ne suppose pas qu’un récepteur déduit une date d’acquisition des seules valeurs numériques.

Qualifie d’abord le contexte : version 1 connue, unité°C, validité vraie, temps ordonnés et âge au plus 0,75 s. La valeur ne décide qu’ensuite. Conserve les refus et compte les absences de réception séparément. Une valeur ancienne peut rester visible avec son âge pour expliquer le diagnostic, sans être utilisée comme donnée actuelle ni déclencher une commande physique.