Prototypage

leukOS s'appuie sur des nano-ordinateurs (et compatibles x86) associés à des étages de puissance et d'entrées/sorties standards.

Schéma d'architecture prototypage

Vue globale du prototypage hardware et des liaisons reseau. Cliquer pour ouvrir la version pleine resolution.

Cartes recommandées

Carte	Usage	Remarque
Nano-ordinateur compact Zero 2 W	Node standard	Cible par défaut (leukos_rpi02w_defconfig), compacte et économe.
Nano-ordinateur 3 B+ / 4 / 5	Node plus puissant	Plus de RAM/CPU, utile si hub co-localisé.
Compute Module (CM)	Intégration industrielle	Format carte-mère personnalisée.
Intel NUC / x86-64	Hub central	Pour la supervision multi-nodes.

Alimentation

Un node industriel se conçoit autour d'un rail 24 V :

• Entrée 24 V DC (standard automate).
• Convertisseur abaisseur (buck) vers 5 V pour la carte et la logique.
• Prévoir un filtrage et une protection (fusible, TVS) selon l'environnement.

Interfaces disponibles

Les GPIO du nano-ordinateur exposent de nombreux bus :

Interface	Usage typique
GPIO	Relais, entrées tout-ou-rien.
I²C	Capteurs, extenseurs d'E/S, écrans.
SPI	ADC, afficheurs, modules rapides.
UART	Liaison série, modules divers.
RS485	Bus terrain longue distance (Modbus).
CAN	Réseau de terrain industriel/automobile.
Ethernet	Réseau filaire.
USB	Périphériques, stockage, modems.

Microcontroleurs courants pour le prototypage

ESP32

Le ESP32 est un choix tres courant pour des noeuds IoT connectes.

• Points forts: Wi-Fi et Bluetooth integres, bon rapport performance/prix, ecosysteme large.
• Limites: precision analogique variable selon les cartes, gestion alim a soigner.
• Usage typique avec leukOS: capteurs/actionneurs connectes en local, publication d'etats et reception de commandes.

ESP8266

Le ESP8266 reste tres populaire pour des cas simples et economiques.

• Points forts: tres faible cout, Wi-Fi integre, grande disponibilite.
• Limites: ressources plus limitees que ESP32 (RAM/CPU), moins polyvalent.
• Usage typique avec leukOS: relais simples, capteurs basiques, passerelles legeres.

ATmega2560 (famille microcontrôleur Mega)

L'ATmega est une reference pour l'apprentissage et les systemes deterministes simples.

• Points forts: robustesse, timing previsible, immense base d'exemples.
• Limites: pas de Wi-Fi natif, puissance plus faible, RAM limitee.
• Usage typique avec leukOS: extension d'E/S locales, pilotage relais/entrees via serie.

STM32

La famille STM32 couvre un large spectre du controle embarque industriel.

• Points forts: grandes performances selon gamme, peripheriques riches, bonne efficacite energetique.
• Limites: courbe d'apprentissage plus elevee, choix de references vaste.
• Usage typique avec leukOS: controle temps reel, acquisition capteurs, applications industrielles avancees.

RP2040 (carte microcontrôleur Pico)

Le RP2040 est apprecie pour son excellent rapport cout/performance en prototypage.

• Points forts: double coeur, IO flexibles (PIO), ecosysteme en croissance.
• Limites: pas de connectivite radio native (hors variantes/module externe).
• Usage typique avec leukOS: ponts d'E/S, controle local rapide, extensions protocolaires sur bus.

nRF52

La famille nRF52 est orientee connectivite basse consommation.

• Points forts: BLE mature, consommation reduite, bon support IoT portable.
• Limites: moins adaptee aux charges de calcul soutenues ou IO lourdes.
• Usage typique avec leukOS: capteurs sur batterie, telemetrie BLE, scenarios de presence/proximite.

Comparatif rapide des microcontroleurs

Famille	Connectivite integree	Niveau de puissance	Consommation	Cout moyen	Cas d'usage prioritaire
ESP32	Wi-Fi + BLE	Moyen a eleve	Moyenne	Faible a moyen	IoT connecte polyvalent
ESP8266	Wi-Fi	Faible a moyen	Faible	Tres faible	Objets connectes simples
ATmega2560	Aucune (natif)	Faible	Faible	Faible	Logique deterministe et E/S locales
STM32	Variable selon modele	Moyen a eleve	Faible a moyenne	Moyen	Controle industriel et temps reel
RP2040	Aucune (natif)	Moyen	Faible	Faible	Prototypage rapide et PIO
nRF52	BLE (selon modele)	Faible a moyen	Tres faible	Moyen	Capteurs basse consommation

En pratique, pour un prototypage leukOS:

• ESP32 est souvent le meilleur point d'entree pour des devices IP.
• ATmega/RP2040 conviennent bien aux extensions locales tres stables.
• STM32 est pertinent quand les contraintes industrielles augmentent.

Cas de devices et microcontroleurs associes

Relais de puissance

Carte relais typique pour piloter eclairage, pompes ou contacteurs.

Usage typique:

• ESP32/ESP8266 pour commandes IP simples.
• ATmega2560 pour sorties deterministes locales.
• STM32 pour charges critiques ou environnement industriel.

Camera IP / surveillance

Camera integree a la supervision locale pour securite et verification visuelle.

Usage typique:

• ESP32-CAM pour prototypage economique.
• STM32 + module camera pour pipelines plus industriels.
• L'analyse lourde video est de preference traitee sur hub/edge x86 ou service dedie.

Lecteur RFID

Lecteur RFID pour identification d'usagers et scenarios de controle d'acces.

Usage typique:

• ESP32 ou RP2040 (SPI/UART) pour integration rapide.
• ATmega2560 pour bornes locales autonomes a faible cout.
• Remontee d'evenements vers le hub pour journalisation et regles.

Lecteur d'empreinte

Module biometrie pour authentification locale avant action sensible.

Usage typique:

• ESP32 (UART) pour controle d'acces connecte.
• STM32 pour chaines d'authentification plus strictes.
• La decision finale peut etre combinee avec les politiques du hub/central.

Comparatif rapide des cas de devices

Device	Microcontroleurs frequents	Interface courante	Contraintes principales
Relais	ESP32, ATmega2560, STM32	GPIO, UART, MQTT	Isolation electrique, anti-rebond, securite charge
Camera	ESP32-CAM, STM32 + module	Wi-Fi, SPI, HTTP/RTSP	Bande passante, latence, stockage
RFID	ESP32, RP2040, ATmega2560	SPI, UART, I2C	Anti-clonage, gestion badges, audit
Empreinte	ESP32, STM32	UART, USB	Latence auth, protection donnees biometrie

Sorties (actionneurs)

• Modules relais (ex. 8 canaux) — commandés actifs à l'état bas par le daemon.
• MOSFET / PWM — variation de puissance, LED, moteurs DC.
• Servos — via PWM.
• Électrovannes — pilotées par relais/MOSFET avec fermeture de sécurité automatique.

Pour les modules muraux, micromodules et appareils sur rail DIN, voir le comparatif Interrupteurs intelligents. Il couvre notamment les modèles ESPHome SolarMI/Athom, Shelly, SONOFF et Aqara, ainsi que leur intégration locale à leukOS.

Entrées (capteurs & comptage)

• Boutons et interrupteurs.
• Contacts secs (fin de course, détecteurs).
• Sondes (température, humidité, niveau).
• Compteurs à impulsions (eau, énergie) — lus par le MeterManager.

Écran

L'IHM Qt peut être utilisée sur un écran de 5″ à 7″, tactile ou non. Le prototype historique emploie une dalle 800 × 480 (5″) pilotée sur framebuffer (linuxfb), mais des modèles HDMI, DSI et DPI de définition supérieure sont aussi envisageables.

Voir la page Écran pour le comparatif des modèles, les contraintes de câblage et la recommandation haute définition Waveshare 6,25″ 720 × 1560.

Bonnes pratiques

• Isoler les entrées/sorties de puissance de la logique 3,3 V (optocoupleurs, relais).
• Protéger les GPIO (résistances série, diodes de roue libre sur charges inductives).
• Alimenter proprement (buck de qualité, découplage) pour la stabilité du node.
• Prévoir un watchdog matériel actif (géré par le daemon via /dev/watchdog).