[Arduino vs C + Assembleur] Performance

Version imprimable

03/02/2020, 00h42
Sitatech

[Arduino vs C + Assembleur] Performance

Bonjour il y'a quelques mois j'ai appris à programmer avec l'arduino mais j'ai lu beaucoup d'articles et discussions sur les forums disant que le C avec l'assembleur et plus performant que l'arduino , ce qui est logique si l'on se base sur le fait que l'arduino utilise des bibliothèques, parfois on télécharge toute une bibliothèque alors qu'on a besoin que d'une seule fonction. Mais je me demande comment est-ce-qu'il peut y avoir une différence de performance alors que dans les 2 cas (arduino ou C + Assembleur ) c'est le code compilé qui est envoyer à la carte. Comment est-ce-que du binaire peut être plus performant que du binaire :roll: ?? Ou bien c'est parce que le code arduino occupe plus d'espace de stockage à cause des bibliothèques ? Franchement ça me ferais vraiment plaisir que quelqu'un m'éclaircisse sur ce sujet.
03/02/2020, 09h10
Jay M

Il n’y a pas de langage Arduino. On programme généralement en C++ qui est une extension du C avec quasi compatibilité (très très peu de différence, un programme en C sera compilé le plus souvent sans problème en C++)

Les commentaires font état de certaines fonctions de bibliothèques fournies par Arduino (ou par des bénévoles qui partagent leur travail) qui ne sont pas forcément optimisées ni en performance ou en usage mémoire. les plus connues sont digitalRead() et digitalWrite() qui prennent une approche «*ceinture/bretelle*» en vérifiant que les pins sont bien configurées comme il faut, ce qui est bien sur moins efficace que toucher le registre correspondant aux pins, mais d’un autre côté offre une abstraction simple, de plus haut niveau qui rend votre code portable entre architectures (les registres sur une ESP32 ne fonctionnent pas de la même façon que sur un ATmega328p). Bien sûr ces librairies peuvent être optimisées et d’ailleurs il existe des alternatives par exemple digitalWriteFast mais qui ne marche pas sur ESP)

Si vous importez une bibliothèque de fonctions et n’en utilisez qu’une le compilateur/linker va dégager tout ce que vous n’utilisez pas et bien souvent l’optimisation de code que le compilateur applique génère du code plus optimal que ce que le programmeur moyen peut faire en assembleur - sans parler de productivité accrue quand vous codez dans un langage plus évolué que l’assembleur

Donc dans la majorité des cas il n’y a aucune raison de coder en assembleur.

L’assembleur nécessite une bonne compréhension du matériel et on l’utilisera éventuellement quand on veut vraiment contrôler ce qu’il se passe au cycle d’horloge près ou favoriser l’usage d’une instruction assembleur particulière qui aurait un effet de bord pertinent pour votre algorithme... bref quasiment jamais besoin :)
03/02/2020, 09h26
Sitatech

Merci pour ta réponse. 😁 A chaque fois que je pose cette question on me répond la même chose à propos de arduino et c++ pourtant je sais que c'est du c++ qu'on utilise dans l'arduino, mais en posant la question je ne peut pas dire c++ vs c++ ou c vs c++ sans mentionner arduino.
Je lis souvent que l'arduino c'est fait pour le prototypage, peut on l'utiliser pour des produits finaux ?
03/02/2020, 09h49
Jay M

2 pièce(s) jointe(s)

Oui mais on ne peut pas parler de LANGAGE Arduino. Ce n’en est pas un. C’est un IDE - en français un Environnement de Développement Intégré - qui fournit un logiciel qui vous permet d’éditer, compiler, et charger du code dans une carte compatible. Le compilateur intégré dans cet IDE c’est pour le Langage C++ (ils utilisent pour l'architecture AVR le avr-g++ et ses librairies). L’IDE fournit donc aussi des librairies de fonctions adaptées aux cartes supportées, les fameuses bibliothèques, et c’est la partie plus spécifique de l’environnement. (si vous voulez aller dans le détail, Microchip utilise toujours gcc v5 alors que le marché en est à gcc v10 (qui d'ailleurs va abandonner le support spécifique de avr-gcc et avr-g++ par étape en 2020 et 2021)

Pour l’autre question, Tout dépend de ce que vous appelez «*produit final*» et ce que vous entendez par «*peut-on*»

D’un point de vue juridique le design de la carte et les bibliothèques Arduino ou AVR et le compilateur sont utilisables pour des produits commerciaux sans contraintes particulières. Si vous utilisez des librairies tierces, elles peuvent introduire leurs propres règles pour la licence et certaines sont dites contaminantes (GPL V3 est la plus connue) et font que si vous en utilisez une alors vous devez mettre à disposition (en gros) tout le code source de votre système... généralement la plupart des modèles commerciaux n’aiment pas cela car ils ne peuvent pas protéger leur propriété intellectuelle et que si leur produit a du succès il sera copié pour moins cher très rapidement.

D’un point de vue technique les cartes toutes faites sont labellisées CE mais ça ne veut pas dire que votre produit est automatiquement commercialisable, il y a des normes pour tout, les composants que vous rajoutez, le système dans son ensemble, la garantie etc... d’ailleurs dans sa page de garantie, même pour les cartes seules, la société Arduino prend des précautions juridiques:

Citation:

1.5 Arduino LLC products are not authorized for use in safety-critical applications where a failure of the Arduino LLC product would reasonably be expected to cause severe personal injury or death. Safety-critical applications include, without limitation, life support devices and systems, equipment or systems for the operation of nuclear facilities and weapons systems. Arduino LLC products are neither designed nor intended for use in military or aerospace applications or environments, nor for automotive applications or the automotive environment. The Customer acknowledges and agrees that any such use of Arduino LLC products is solely at the Customer’s risk, and that the Customer is solely responsible for compliance with all legal and regulatory requirements in connection with such use.

1.6 The Customer acknowledges and agrees that the Customer is solely responsible for compliance with all legal, regulatory and safety-related requirements concerning the products and any use of Arduino LLC products in the Customer’s applications, notwith- standing any applications-related information or support that may be provided by Arduino LLC.

ensuite il y a une dimension coût de production. Pour une petite série acheter un module tout assemblé reviendra moins cher que de tout faire vous même, mais vous héritez des composants qui ne sont pas forcément nécessaires à votre application et donc augmentent potentiellement le coût de production, la consommation électrique et vous avez moins de flexibilité dans le design des pistes pour accéder à des composants supplémentaires ou ça va influencer le look du boîtier qui devra s’adapter à la forme de la carte retenue. En grande série pour le grand public, on voudra quelque chose de plus intégré et donc on quittera souvent la carte toute faite pour son propre design, mais rien ne vous empêche de garder le même microprocesseur et logiciel

certaines marques font des produits dits industriels, par exemple industruino avec leur gamme IND.I/O
Pièce jointe 535490

ou encore Siemens avec leur IOT2020
Pièce jointe 535493

mais de manière générale même si ces produits ont des normes supérieures, construire une solution au dessus ce ceux là nécessitera de passer par une certification de conformité pour mise sur le marché (si vous ne bricolez pas pour vous)

Voilà quelques pistes de réflexion
03/02/2020, 14h27
Vincent PETIT
Salut,

Citation:

Envoyé par Jay M

L’assembleur nécessite une bonne compréhension du matériel et on l’utilisera éventuellement quand on veut vraiment contrôler ce qu’il se passe au cycle d’horloge près ou favoriser l’usage d’une instruction assembleur particulière qui aurait un effet de bord pertinent pour votre algorithme... bref quasiment jamais besoin :)

C'est vrai que c'est plutôt rare.

:arrow: Un exemple quand même ; Imaginons qu'on veuille faire un fréquencemètre de précision pour un signal carré. On peut déclencher une interruption sur un front montant du signal a mesurer, lancer un timer pour qu'il compte le temps qui passe puis à la prochaine interruption sur front montant on lit le timer pour affichage (1/le temps passé), on le remet à zéro et on le relance. Ici on voit qu'on a perdu un peu de temps pour afficher le timer, le remettre à zéro et on ne sait pas non plus le temps que met l'interruption a réellement réagir.

Lorsqu'on est face à tout ça, bien souvent l'assembleur est une solution car on peut compter les instructions puisqu'on sait exactement combien de temps elles durent. On peut donc intégrer dans le calcul de la fréquence finale, toutes les incertitudes vues plus haut et avoir une très grande précision.

*****************************************

Citation:

Je lis souvent que l'arduino c'est fait pour le prototypage, peut on l'utiliser pour des produits finaux ?

- Comme dit par Jay M, déjà ces cartes ne répondent que très partiellement aux normes, CE (pour l'Europe) ou CSA (chez toi) ou encore UL (Amérique du Nord). Les cartes Arduino sont conformes aux normes d'une simple carte de développement. Si tu veux la transformer en produit il faut te conformer aux normes requises pour le dit produit et à minima tout le hardware sera à refaire juste à cause de la compatibilité électromagnétique (CEM)

Citation:

This equipment has been tested and found to comply with the limits for a Class B digital device, pursuant to part 15 of the FCC Rules. These limits are designed to provide reasonable protection against harmful interference in a residential installation.

- Ceci veut dire que toutes les cartes Arduino avec de la radio dessus (Wifi) ont été testé en Class B qui correspond a un usage personnel/domestique, et non à un usage commercial & industriel. Il faut refaire certifier la partie radio pour pouvoir vendre un produit car c'est du Class A.

Citation:

Arduino LLC products are not authorized for use in safety-critical applications where a failure of the Arduino LLC product would reasonably be expected to cause severe personal injury or death.

Les domaines qui demandent de la sûreté de fonctionnement sont :
- L'automobile
- Ferroviaire
- Médical
- Aérospatial & Militaire
- Industrie Energie (Nucléaire, Oil & Gas donc la pétrochimie)
Ceci demande un hardware et un software très particulier (langage souvent imposé, cycle de développement souvent imposé, hardware redondant, calcul des taux moyen de défaillances, arbres des défaillances, probabilité des défaillances, solutions de replies et plein d'autres choses afin de démontrer que le produit est conforme à la sécurité de fonctionnement).

Ensuite, et Jay M en a également parlé, la personne qui va réaliser un produit ne pense pas vraiment comme la personne qui aurait un Arduino. Lorsque tu veux concevoir un produit, tu choisies le microcontrôleur le plus adapté et ce ne sera pas forcément un micro de chez Atmel. Si tu veux faire un produit low power sur batterie, le choix d'un micro MSP430 de chez Texas Instruments est un bien meilleur choix car il consomme moins qu'un ATMEGA328P à gamme comparable et à vitesse égale. Tu vas aussi te poser le choix du débugger hardware et Arduino n'en a pas etc... et à la fin tu n'es pas du tout assuré de tomber sur Arduino.

Déjà là avec ce que j'ai noté en gras, on comprend pourquoi on peut lire ici est là que Arduino c'est quand même plus fait pour le prototypage, mais rien n'empêche d'en faire un produit tant que ce n'est pas pour un marché critique (ils sont quand même nombreux)
04/02/2020, 00h55
Sitatech

Merci à vous. Je pense que j'ai beaucoup de trucs à apprendre sur les normes , certificats et tous les trucs juridiques avant de commencer un projet. Auriez-vous un lien , un livre ou tout autres docs qui en parle en detail à me suggérer?
04/02/2020, 10h36
Vincent PETIT

2 pièce(s) jointe(s)
Salut,

Citation:

Envoyé par Sitatech

j'ai beaucoup de trucs à apprendre sur les normes , certificats et tous les trucs juridiques avant de commencer un projet

Tu souhaites commercialiser un produit ? Pour le CSA ou l'UL je n'en suis pas sur mais pour la certification CE nécessaire à la vente d'un produit en Europe, l'autocertification est possible. Tu peux même ne te préoccuper de rien du tout, mettre le logo CE et vendre par contre en cas de problème avec les assurances, elles te demanderons de prouver que tu as bien répondu à ce qu'impose le logo CE https://europa.eu/youreurope/busines...g/index_fr.htm :
- garantir la conformité du produit avec toutes les exigences applicables à l'échelle de l'UE; (c'est une liste des normes applicables à ton produit et souvent elles sont nombreuses)
- déterminer si vous pouvez évaluer le produit vous-même ou si vous avez besoin d'un organisme notifié; (c'est là où l'on peut tricher à ses risques et périls)
- constituer un dossier technique prouvant la conformité du produit ; (tu dois expliquer comment tu as effectivement réussi à te conformer à toutes les normes, fournir une notice et une description de ton produit)
- rédiger et signer une déclaration de conformité UE
Citation:

Envoyé par Sitatech

Auriez-vous un lien , un livre ou tout autres docs qui en parle en detail à me suggérer?

Je peux me tromper mais je ne pense pas que ça existe ou alors ça sera éparpillé et en faire la synthèse va être compliqué, ensuite il faut savoir que ce monde là est particulier ; si je prends une métaphore je dirai que c'est une sorte de jungle dans lequelle tu as avec de raccourci, des morceaux de cartes à trouver pour en sortir, des passages secrets, des tribus à éviter etc... :mrgreen: (et je ne suis pas loin de la vérité)

Pièce jointe 535814

Je concevais des produits électroniques et c'est mon directeur qui s'occupait des certifications/normalisations, il faisait même partie d'un comité de rédaction qui écrivait des normes, notamment la EN 50402 (norme à laquelle tu dois te conformer si ton projet est un détecteur de gaz) et comme l'a dit très justement Jay M, tous les produits sont encadrés par des normes, c'est même parfois très compliqué de trouver les quels tellement il y en a.

Je vais donner un exemple de Jungle.

Imagine que tu veuilles prendre un simple Raspberry et en faire un PC pour le vendre. Tu vas immédiatement te rendre compte qu'il existe la norme NF EN 60950-1/A12 Août 2012 Matériel de traitement de l'information - Sécurité - Partie 1 : exigences générales qui cause de :
matériel de traitement de l'information, matériel de bureau, matériel électrique, règle de sécurité, protection du matériel, protection de la personne, protection contre chocs électriques, protection contre les surintensités, protection contre dangers mécaniques, définition, conditions d'essai, marquage, isolation électrique, mise à la terre électrique, ligne de fuite, distance d'isolement, connexion électrique, caractéristique physique, résistance mécanique, résistance au feu, caractéristique thermique, caractéristique électrique, échauffement, courant de fuite.

Tout ceci te renverra peut être vers d'autres normes, par exemple la CEM (EN 61000 en général) ou NF EN 55032 Décembre 2015 Compatibilité électromagnétique des équipements multimédia - Exigences d'émission ou NF EN 60529 Octobre 1992 Degrés de protection procurés par les enveloppes (code IP) ou encore celle-ci NF EN 62018 Février 2004 Consommation d'énergie des matériels de traitement de l'information - Méthodes de mesure qui t'explique comment on mesure la consommation d'un PC, dans quelles conditions etc, pour pouvoir le noter sur le marquage (l'étiquette) à l'arrière du produit.

Si jamais ton PC Raspberry peut tourner dehors il y a la norme NF EN 60950-22 Juin 2017 Matériels de traitement de l'information - Sécurité - Partie 22 : matériels destinés à être installés à l'extérieur etc, et ça peut s'étaler sur une 10^aine ou 15^aine de normes. Et encore là ça va, j'ai pris un exemple très simple, si on était sur un produit destiné à l'aérospatial, il fallait parlé en plus de la norme DO-254 juste pour la partie électronique et la DO-174 juste pour le soft

Je vais donner un exemple de raccourci.

Dans un de mes projets, j'ai décidé de ne pas développer moi même mon alimentation et j'ai choisi cette alimentation de chez MeanWell https://www.meanwell.com/webapp/prod...px?prod=LRS-50 mais je l'ai fait pour une bonne raison.

Le fabricant avait déjà fait certifié une grande partie des exigences ; CEM en émission pour les appareils multimédia et en immunité pour les appareils industriels, classe A et pas simplement B comme les Arduino, ... :yaisse2:
Pièce jointe 535827

Si lors de ma certification, je parle de celle de mon produit, je m'étais fait jeter à la compatibilité électromagnétique de l'alimentation je pouvais me retourner sur MeanWell en leur disant "comment se fait il qu'en utilisant votre alimentation dans les conditions normales d'utilisation annoncées dans votre doc, moi je ne passe pas la CEM ?"

Je vais donner un exemple de passage secret.

C'est du vécu, sur un projet que nous avions fait en équipe, nous avions d'autres certifications en plus de celles liées au marquage CE ; ATEX et SIL. Notre appareil avait la possibilité de mettre dans un clé USB toutes sortes d'informations mais si nous avions fournis la clé USB avec notre produit, celle ci aurait été testé sous les mêmes conditions que le produit (puisque étant assimilé à celui-ci). Le labo certificateur aurait regardé si la malheureuse clé était certifiable ATEX et SIL (ce qui était impossible). Il nous a simplement fallu écrire dans la notice "Clé USB non fournie" pour que le labo certificateur ne la teste pas car considérée comme optionnelle (non assimilée à celui-ci.) C'est tout con mais celui qui ne le sait pas peut se battre pendant des années contre le certificateur qui refusera de certifier tout le produit a cause d'une simple clé USB ou SD Card ou autre. Il faut savoir délimiter ce qu'est le produit. L'exemple de la clé USB était typique mais parfois c'est très subtile lorsqu'il y a plusieurs sous ensembles et qui n'ont pas été fait par toi

Je ne pense pas qu'on trouve un livre qui parle de chose comme ça :aie: Tout ceci est à mettre en regard de Arduino et du prototypage, où on ne se préoccupe absolument pas de tout ça et dans bien des cas la douche froide arrive juste après le prototype, lorsqu'on se prend tout ça sur la tête.

* A savoir qu'une norme dit simplement ce à quoi tu dois satisfaire comme exigence mais pas comment tu dois le faire, aussi avec Arduino lorsque tu récupères du code ici ou là et que tu ajoutes des shields par ci par là tu es bien embêté pour expliquer comment tu as répondu à l'exigence (sauf à faire du rétro engineering soft et hard pour en prendre toute la maîtrise afin d'apporter une réponse à la norme.) L'électronique est refaite principalement pour ces raisons là ; réponses aux exigences et besoin de maîtrise, le soft ça dépend car tous les marchés n'imposent pas forcément le langage et le cycle de développement. Voir mes messages plus haut.
04/02/2020, 11h55
Jay M

Citation:

Citation Envoyé par Sitatech
j'ai beaucoup de trucs à apprendre sur les normes , certificats et tous les trucs juridiques avant de commencer un projet

Généralement quand on a une idée de produit en tant que startup, on fait un prototype et un business plan, puis on va chercher de l'argent si vous n'en avez pas (business angels, crowd funding, ....) pour financer l'industrialisation. Généralement entre le prototype et le produit fini, vous aurez tout refait :)

C'est un métier (voire plusieurs) à part entière (assurance, inspection, test, certification,...) et vous n'arriverez sans doute pas à faire tout vous même. il y a des sociétés qui font cela pour vous (par exemple regardez ce que fait un gros labo intertek) mais bien sûr ça coûte assez cher, d'où le besoin de financement...

l'auto certification est possible mais au moindre souci les assurances se retourneront contre vous et s'il y a eu des dégâts matériels ou des blessés ça peut vous mettre dans la m**de pour le reste de votre vie... donc à ne pas prendre à la légère.

Une fois que votre produit commence à avoir du succès, avec les bénéfices vous pouvez (idéalement) auto-financer les cycles suivants.
04/02/2020, 12h01
Sitatech

Moi je pensais que si quelqu'un te finance c'est fini tu ne peux plus t'en débarrasser pour t'auto-financer.
04/02/2020, 12h27
Vincent PETIT
Dans le crowdfunding, il y a plusieurs formes :
- Le don (mais pas sur que tu montes haut en financement)
- Le prêt (bon là c'est un crédit mais pas sur que tu puisses atteindre de gros montant)
- L'investissement (tu es lié avec les financeurs et tu dois partager, soit le capital/action donc ils sont aussi propriétaires de ta société, des royalties qu'ils touchent à chaque vente mais c'est du chiffre d'affaire en moins pour toi, obligations qui est souvent une sorte de prime d'intéressement que tu reverses. C'est là où tu peux lever beaucoup de fond mais les financeurs verrouillent tout et pour tout le temps)
04/02/2020, 12h27
Jay M

Citation:

Envoyé par Sitatech

Moi je pensais que si quelqu'un te finance c'est fini tu ne peux plus t'en débarrasser pour t'auto-financer.

tout dépend du mode de financement.

Dans les campagnes de crowd funding sur des sites comme Kickstarter.com (et similaire, il y en a plein), vous pouvez vous financer en pré-vendant la première série de votre produit futur. il faut un prototype assez achevé pour intéresser et faire un bon marketing.

vous pouvez créer de la dette et rembourser sur les profits, faudra être convainquant auprès du banquier qui vous demandera sans doute une garantie sur vos biens propres

il y a des aides (OSEO/BPI, régions, Chambre de commerce, ...)

Sinon généralement on cède une partie de son capital d'entreprise et vous avez un actionnaire qui vous accompagne plus ou moins longtemps. si votre projet est intéressant et bien avancé vous conserverez la majorité des actions et droits de vote et donc contrôlez votre société. bien sûr il y aura un pacte d'actionnaires qui dictera un certain nombre de règles. (Google, Facebook, apple, Amazon, Tesla, etc sont tous passés par ce genre de financement)

Il y a ARM dans les actionnaires de Arduino par exemple, donc ce n'est pas forcément vers des fonds (VC) qu'on peut se tourner, une joint venture avec un industriel peut aussi être possible