CAPET informatique troisième concours 2022, épreuve écrite, option ingénierie informatiqueSujet

CONCOURS EXTERNE ET CAFEP CORRESPONDANT ET TROISIEME CONCOURS

COMPOSITION DU SUJET

• -Avertissement
• -Partie 1 : Mise en situation et contexte de l'étude
• -Partie 2 : Architecture matérielle de l'hexapode
• -Partie 3 : Architecture logicielle de l'hexapode
• -Partie 4 : Création du serveur Web
• -Partie 5 : Pilotage de l'hexapode
• -Partie 6 : Création et exploitation d'une base de données
• -Partie 7 : Interface de gestion de la base de données
• -Synthèse sur l'étude - Conclusion générale

• -DOCUMENTS TECHNIQUES (DT1 à DT12) :
  Documents relatifs au support de l'étude Page 32
• -DOCUMENTS RÉPONSES (DR1 à DR11) :
  Documents à compléter et à rendre par le candidat Page 47

INFORMATION AUX CANDIDATS

• -Concours externe du CAPET de l'enseignement public :
  

  

• -Concours externe du CAFEP/CAPET de l'enseignement privé :
  

  

• -Troisième concours externe du CAPET de l'enseignement public :
  

  

Projet de surveillance d'un site industriel

Exemple : Définition d'une fonction (en langage C)
    void maFonction (int monPremierParametre, float monSecondParametre) {
        ...
    }
Exemple : Définition d'une fonction (en Python)
    def maFonction (monPremierParametre, monSecondParametre):
        ...
        ...
        ...
Exemple : Définition d'une fonction (en Javascript)
    function maFonction (monPremierParametre, monSecondParametre) {
        ...
        ...
        ...
    }

Exemple : Définition d'une classe (en langage C++)
    class MaClasse {
        ...
    };

Partie 1. Mise en situation et contexte de l'étude

1.1 Réseau de chauffage urbain Centre Loire

1.2 La chaufferie bois de Malakoff

Figure 1 : Plan du réseau de chaleur

1.3 Robot ArIA

Figure 2 : Chaufferie de Malakoff

Figure 3 : Robot ArIA devant un regard

1.4 Inspection des regards

1.5 Création des codes-barres de type EAN8

• -les deux premiers chiffres servent à l'identification du site. Ce nombre est compris entre 0 et 99 inclus ;
• -les deux suivants sont réservés au numéro de l'entrepôt. Ce nombre est compris entre 0 et 20 inclus ;les trois d'après permettent l'identification d'un lieu et en particulier d'un regard en commençant à 100. Ce nombre est compris entre 100 et 200 inclus.

• -Le site de Malakoff possède le numéro 51.
• -La surveillance est réalisée dans le second entrepôt (02).
• -Les regards sont identifiés de 100 à 107 inclus.

1.6 Diagramme de cas d'utilisation et diagramme partiel des exigences

Figure 5 : Diagramme de cas d'utilisation

1.7 Contexte de l'étude

Partie 2. Architecture matérielle de l'hexapode

2.1 Présentation générale

Afin de développer le robot ArIA le plus rapidement possible et ainsi minimiser le temps de mise sur le marché, la société Pilgrim Technology s'est basée sur une structure de robot Open Source, le PhantomX Hexapod MK-III Metal proposée par la société Trossen Robotics. Les deux robots sont présentés sur la figure 6.

2.2 Partie Hardware - Architecture matérielle de l'hexapode

2.3 Organisation générale du robot et spécification des termes utilisés

• -Tribord : Côté droit quand on regarde vers l'avant d'un navire
• -Bâbord : Côté gauche quand on regarde vers l'avant d'un navire.
• -Proue : Avant d'un navire
• -Poupe : Arrière d'un navire

Figure 7 : Terminologie employée et organisation des servo-moteurs

• -Servo moteur d'ID 1 : Coxa Bâbord Proue
• -Servo moteur d'ID 3 : Fémur Bâbord Proue
• -Servo moteur d'ID 5 : Tibia Bâbord Proue

Figure 8 : Présentation des

2.4 Paramétrage des IDentifiants

Figure 9 : Câble et connecteur

2.5 Principe du chainage des servo-moteurs

Figure 10 : Chainage des servo-moteurs

Figure 11 : Convertisseur U2D2 et concentrateur (Hub)

2.6 Conclusion

Partie 3. Architecture logicielle de l'hexapode

3.1 Présentation

• -placer l'hexapode à l'équilibre en position de repos ;
• -placer l'hexapode à l'équilibre en position de repos surélevée ;
• -déplacer l'hexapode vers l'avant d'un pas élémentaire ;
• -déplacer l'hexapode vers l'arrière d'un pas élémentaire ;
• -déplacer l'hexapode vers tribord d'un pas élémentaire ;
• -déplacer l'hexapode vers bâbord d'un pas élémentaire.

• -vérifier la communication avec chaque servo-moteur en faisant clignoter la diode présente à l'arrière de chacun d'entre eux ;
• -vérifier la commande de déplacement de chaque servo-moteur en réalisant une séquence de déplacement visible par un opérateur.

3.2 Préliminaire : Gestion du port série - Classe CDcGestionPortSerieStaticOnly

#include <thread>
#include <unistd.h>
void CDcGestionPortSerieStaticOnly::ecriturePortSerie (int serialPort, std::string msg) {
    for (int i=0; i < int(msg.size()); i++) {
        write(serialPort, &(msg[i]), sizeof(msg[i]));
    }
    this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(20));
}

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t nbytes);

3.3 Gestion des servo-moteurs - Classe CDJServo

Figure 13 : Classe CDJServo

#include <iostream>
#include <bitset>
template <typename T>
std::string binary_repr (T value) {
    return std::bitset<sizeof(T)*8>(value).to_string();
}

char calculChecksum (std::string s) {
    unsigned char total = 0;
    cout << "longueur de la chaine : "<<s.size()<< endl;
    for (int i =0; i<int(s.size()); i++) {
        cout << "Caractère courant : "<< binary_repr(char(s[i])) << endl;
        total += char(s[i]);
        cout << "Somme courante : "<< binary_repr(total) << endl;
        cout << "Somme courante (entier) : " << int(total) << endl;
        }
    total=~total;
    cout << "Somme finale complémentée : "<< binary_repr(total) << endl;
    cout << "Somme finale complémentée (entier) : "<< int(total) << endl;
    return total;
}
int main (void) {
    std::string chaine = {0x01, 0x05, 0x03, 0x0C, 0x64, 0xAA};
    char checksum = calculChecksum(chaine);
    cout << "checksum : "<< binary_repr(checksum) << endl;
    return 0;
}

3.4 Interface IDJVerification pour la classe CDJServo

3.5 Gestion des pattes - Classe CDJPatte

Question 23: Sachant que l'on souhaite piloter indépendamment chaque servo-moteur composant une patte ou piloter directement une patte de l'hexapode, justifier le passage par référence (copie à l'écriture) utilisé dans le constructeur de la classe CDJPatte. Quelle autre solution est-il possible d'utiliser ? Ecrire le corps de ce constructeur.

Figure 15 : Diagramme de séquence de la méthode setPositionAbsolue() de la classe CDJPatte

3.6 Classe CDJPatte - Interface IDJVerification

3.7 Gestion de l'hexapode - Classe CDJHexapode

3.8 Classe CDJHexapode - Interface IDJVerification

3.9 Ouverture et conclusion

Partie 4. Création du serveur Web

4.1 Présentation

• -démarrer l'affichage du flux vidéo ;
• -stopper l'affichage du flux vidéo et le remplacer par une image par défaut ;
• -obtenir une ou plusieurs photos et éventuellement les enregistrer sur le poste de travail par un simple clic droit.

4.2 Mise en œuvre de la caméra et obtention du flux vidéo - Serveur Web Secondaire

class CDcGestionCameraStaticOnly {
public:
    static void cameraStart (void){
        system ("sh cameraStart.sh");
    }
    static void cameraStop (void){
        system ("sh cameraStop.sh");
        }
};

4.3 Serveur Web principal

4.4 Page d'accueil

Figure 16 : Page Web d'accueil

4.5 Modification du fichier CSS

4.6 Acquisition et traitement de l'image vidéo

Question 39 : Rappeler quelles sont les différences entre ces deux types de déclaration.
La balise repérée par l'id «idvideo » permet l'affichage du flux vidéo.
Question 40 : Ecrire la fonction imageVideo() qui remplace le flux vidéo par l'image par défaut de nom « accueil.png » disponible dans le sous-répertoire images.

4.7 Fonctionnement global des deux serveurs Web et conclusion

Partie 5. Pilotage de l'hexapode

5.1 Présentation

• -L'interface Web permet de piloter le robot si l'utilisateur est placé derrière son pupitre de commande. C'est la solution à privilégier.
• -Le joystick permet de piloter le robot si l'utilisateur se trouve à proximité immédiate de ce dernier sans avoir nécessairement un retour caméra. Il permet également de reprendre la main sur le pilotage du robot en cas d'indisponibilité du réseau informatique.

5.2 Interface de secours - Pilotage par joystick USB sans fil

Figure 17 : Manette de pilotage

    int lectureEvenement(int joystick);
};
struct js_event & CDcJoystickEvenement::getEvenement (void){
        return mEvenement;
}
int CDcJoystickEvenement::lectureEvenement(int joystick) {
    ssize_t bytes;
    bytes = read (joystick, this, sizeof(*this));
    if (bytes == sizeof(*this))
        return 0;
    return -1; /* Error, could not read full event. */
}

struct js_event {
__u32 time; /* event timestamp in milliseconds */
__s16 value; /* value */
__u8 type; /* event type */
__u8 number; /* axis/button number */
};

    ssize_t read(int fd, void *buf, size_t nbytes);

5.3 Interface principale - Pilotage par interface Web de l'hexapode

5.4 Communication des informations entre l'interface Web et le programme de gestion de l'hexapode

Figure 18 : Pad de pilotage

• -Le programme de gestion de l'hexapode écrit en CPP crée un serveur sur le port 50000 nommé serveurSocket50000. Il se met alors en attente des ordres émis par un client qui se connecterait à ce serveur.
• -L'opérateur manipule les boutons de l'interface Web. Le client PHP se connecte au serveurSocket50000 pour transmettre l'information.
• -Le serveur prend en compte cette information en déclenchant la ou les méthodes adéquate(s) de la classe CDJHexapode puis se remet en attente.

5.5 Fonctionnement côté Serveur

Figure 19 : Modèle Client-Serveur et communication par socket

5.6 Fonctionnement détaillé côté client

E
O

//Commande up
btnu.addEventListener("click", function() {
    cmd("up");
});
//Commande stopDroite
btns2.addEventListener("click", function() {
    cmd("stop");
});

function cmd(chCmd) {
    const chstring = "cmd="+chCmd;
    $.ajax(
    {
        type : "post",
        url : "cmdSocket.php",
        data : chstring
    });
}

Appui sur le bouton Up (btnu)		Déclenchement de la méthode equilibreHautMaximal()
Appui sur le bouton Stop (btns2)	◯	Déclenchement de la méthode equilibreHautRepos()

5.7 Conclusion sur les méthodes de pilotage

Partie 6. Création et exploitation d'une base de données

6.1 Présentation

6.2 Installation de l'outil DB Browser for SQLite

gcc -g -fPIC -shared fileio.c -o fileio.so

6.3 Conception de la base de données - Schéma Entités - Associations

Figure 21 : Schéma Entités - Associations

• -les clés primaires et étrangères sont représentées par des nombres entiers (INTEGER) ;
  • ○la clé primaire de la table INSPECTER est ID_I.
• -le code-barres est représenté par un nombre entier (INTEGER) ;
• -les photos sont stockées sous forme de fichiers BLOB ;
• -les dates sont stockées sous forme de nombre « réel » (REAL) et elles seront gérées grâce au calendrier Julien.

6.4 Exploitation de la table LIEU

6.5 Renseignement de la table ROBOTARIA

6.6 Exploitation o le la table INSPECTER

Partie 7. Interface de gestion de la base de données

7.1 Ouverture de la base de données

def ouvertureBase (nomBase) :
    connexion = sqlite3.connect(nomBase)
    connexion.enable_load_extension(True) # 1
    if os.name=="nt": # Test Windows ou Linux
        #print ("sous Windows")
        connexion.load_extension("fileio.dll") # 2a
    else :
        #print("sous Linux")
        connexion.load_extension("/home/XX/fileio.so") # 2b
    connexion.text_factory = str
    curseur = connexion.cursor() # Création du manipulateur sur les tables
    return curseur

Figure 22 : notFound.png

7.3 Conclusion

Synthèse sur l'étude - Conclusion générale

DOSSIER TECHNIQUE

DT2 - Spécification et protocole utilisés par les servo-moteurs - Extrait

• -Range : 0 ∼ 253(0 × 00 ∼ 0 × FD), which is a total of 254 numbers that can be used.
• -Broadcast ID : 254 (0xFE), which makes all connected devices execute the Instruction Packet.

DT3 - Copies d'écran des trames de paramétrage des servo-moteurs

Logiciel Dynamixel Wizard 2.0

DT5 - Module caméra de la Raspberry Pi 3 - Extrait

• -Câble en nappe 15 broches.
• -Résolution d'image fixe de 3280 × 2464 pixels.
• -Détection automatique de luminance 50 / 60 Hz.

• -Etalonnage automatique du niveau noir.
• -Commande d'exposition automatique, balance des blancs et filtre de bande.
• -Haute capacité de données.
• -Images de haute qualité.
• -Plage de températures d'utilisation comprise entre -20 et 60 °C.
• -Prise en charge des formats 1080p30, 720p60 et VGA90 (640×480p90).

<body>
    <header class="titre">
        <h1>Images d'ArIA 1</h1>
        <img src="images/ArIA.png" alt="Robot ArIA">
    </header>
    <section>
        <article>
            <h1>Camera</h1>
            <img id="idvideo" alt="la vidéo" src="images/accueil.png">
            <p>
                <input type="button" id="btnPlay" value="Play">
                <input type="button" id="btnPhoto" value="Photo">
                <input type="button" id="btnStop" value="Stop">
            </p>
            <table id="btn_cmd">
                <tr>
                    <td></td>
                    <td><img src="images/btnf.png" alt="bouton" id="btn"></td>
                    <td></td>
                </tr>
                <tr>
                    <td><img src="images/btnl.png" alt="bouton" id="btnl"></td>
                    <td><img src="images/btns.png" alt="bouton" id="btns"></td>
                    <td><img src="images/btnr.png" alt="bouton" id="btnr"></td>
                </tr>
                <tr>
                    <td></td>
                    <td><img src="images/btnb.png" alt="bouton" id="btnb"></td>
                    <td></td>
                </tr>
            </table>
        </article>
        <article id="idphoto">
            <h1>Photos</h1>
        </article>
        </section>
        ...
        ...
</body>

DT8 - Module flexbox - Extrait

• -distribuer horizontalement et verticalement les éléments d'un conteneur, avec passage à la ligne ;
• -aligner et justifier les espaces entre les éléments ;
• -ordonner les éléments ;
• -gérer la taille des espaces et des éléments.

Propriété	Valeurs (exemples)	Description
display	flex	Pour définir le conteneur
flex-direction	row row-reverse column column-reverse	De gauche à droite De droite à gauche De haut en bas De bas en haut
flex-wrap	wrap	Retour automatique à la ligne
justify-content	flex-start flex-end center space-between space-around space-evenly	Aligner au début (axe principal) Aligner à la fin Aligner au centre Répartir sur l'axe en jouant sur les espaces intermédiaires, en jouant sur tous les espaces (plus grand inter), en jouant proportionnellement sur tous les espaces
align-items	flex-start flex-end center stretch baseline	Aligner au début (axe secondaire) Aligner à la fin Aligner au centre Répartir sur l'axe Aligner sur une ligne de base
order	1 ou 2 ou 3...	Ordonne les éléments
flex	1 ou 2 ou 3...	Grossir un élément sur l'espace 1x, 2x, 3x

DT9 - Responsive design - Extrait

DT10 - Fichier partiel « codeSource.js »

function videoCamera() {
    imgVideo.src = lienVideo;
}
// Prise de photo, affichage et enregistrement
function prendrePhoto() {
    const canvasPhoto = document.createElement("canvas");
    const ctx = canvasPhoto.getContext('2d');
    const newText = document.createElement("p");
    newText.innerHTML = "Photo "+cptPhotos;
    photo.appendChild(canvasPhoto);
    ctx.drawlmage(imgVideo, 0, 0, 250, 150);
    photo.appendChild(newText);
    cptPhotos +=1;
}
// Eléments présents sur la page
const urlCourante = document.location.href.replace(/V$/, "");
const imgVideo = document.querySelector("#idvideo");
const btnPlay = document.querySelector("#btnPlay");
const btnPhoto = document.querySelector("#btnPhoto");
const btnStop = document.querySelector("#btnStop");
let cptPhotos = 1; // pour numéroter les photos
const lienVideo = urlCourante+":8080?action=stream";
const lienPhoto = urlCourante+":8080?action=snapshot";
// play
btnPlay.addEventListener("click", function() {
    videoCamera();
});
// photo
btnPhoto.addEventListener("click", function() {
    prendrePhoto();
});
// stop
btnStop.addEventListener("click", function() {
    imageVideo();
});

DT11 - Gestion du calendrier Julien en SQLite - Extrait

DT12 - Fonctions readfile() et writefile() en SQLite - Extrait

Exemple
SELECT writefile ('icon.jpg',img) FROM images WHERE name = 'icon' ;
Note importante :
Il faut noter que les fonctions readfile(X) et writefile(X,Y) ne sont pas des fonctions natives du moteur SQLite et sont des fonctions disponibles à partir du chargement des extensions.
Le fichier source est fileio.c ; il est disponible dans les dépôts de SQLite. Il doit être compilé.
L'outil DB-Browser dispose d'une fonctionnalité qui permet de charger directement les extensions disponibles sans passer par des requêtes SQL. Les deux copies d'écran ci-dessous montrent respectivement le chargement sous Windows et sous Linux-Ubuntu.

DOSSIER REPONSES

void CDJServo::setPositionAngulaire (float positionAngulaire) {
    int positionAbsolue;
    if (positionAngulaire > this->mPositionMaximaleAngulaire)
        positionAbsolue = this->mPositionCentraleAbsolue;
    else if (positionAngulaire < this->mPositionMinimaleAngulaire)
        positionAbsolue = this->mPositionCentraleAbsolue;
    else
}

void CDJHexapode::equilibreHautRepos (void) {
    this->mPatteBabordProue.setPositionAngulaire(150+20,150-41,150+77);
    this->mPatteTribordProue.setPositionAngulaire(150-20,150+41,150-77);
    this->mPatteBabordPoupe.setPositionAngulaire(150-20,150-41,150+77);
    this->mPatteTribordPoupe.setPositionAngulaire(150+20,150+41,150-77);
...............................................................................................
}

DR1 - Diagramme de contexte

DR2 - Trace de la fonction calculChecksum()

DR5 - Diagramme de séquence : Gestion images

Modèle CMEN-DOC v2 ©NEOPTEC Nom de famille : (Suivi, s'il y a lieu, du nom d'usage)	(Le numéro est celui qui figure sur la convocation ou la feuille d'émargement)
	(Remplir cette partie à l'aide de la notice) Concours / Examen : ____ Epreuve : ____
CONSIGNES	-Remplir soigneusement, sur CHAQUE feuille officielle, la zone d'identification en MAJUSCULES. -Ne pas signer la composition et ne pas y apporter de signe distinctif pouvant indiquer sa provenance. -Numéroter chaque PAGE (cadre en bas à droite de la page) et placer les feuilles dans le bon sens et dans l'ordre. -Rédiger avec un stylo à encre foncée (bleue ou noire) et ne pas utiliser de stylo plume à encre claire. -N'effectuer aucun collage ou découpage de sujets ou de feuille officielle. Ne joindre aucun brouillon.

DR6 - Commande par joystick

while (hEvent.lectureEvenement(hJoystick) == 0) {
    switch (hEvent.getEvenement().type) {
        case JS_EVENT_BUTTON :
//Gestion équilibre Haut Maximal et équilibre Haut Repos
            if ((hEvent.getEvenement().number == 4 ) && (hEvent.getEvenement().value == 1)) {
            }
            if ((hEvent.getEvenement().number == 5) && (hEvent.getEvenement().value == 1)) {
            }
                break;
        default:
            /* Ignore init events. */
            break;
        }

DR7 - Commande par sockets : Fichier « cmdSocket.php »

<?php
// Réception de la chaine de caractères
switch ($_POST['cmd']) {
    case "forward":
        $data = 0;
        break;
    case "left":
        $data = 3;
        break;
    case ...........................................................:
        .........................................................;
        break;
    case "right":
        $data = 1;
        break;
    case "backward":
        $data = 2;
        break;
    case ..........................................................:
        (........................................................;
        break;
    case "down":
        $data = 6;
        break;
    default:
        $data = "A";
        break;
    };
$host = "127.0.0.1";
$port = 50000;
// Création du socket
$clientSocket50000= socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM,0) or die("pb pour créer le socketln");
// Ouverture de la connexion
socket_connect ($clientSocket50000, $host, $port);
// Emission de la variable data par le socket au serveur
socket_write($clientSocket50000, $data, strlen ($data)) or die("pb d'écriture\n");
// Fermeture du socket
socket_close($clientSocket50000) ;
?>

DR10 - Affichage des informations textuelles en mode console

DR11 - Affichage de la photo en mode console

DR9 - Modification de la requête SQL de création de la table INSPECTER

Requêtes initiales produites par l'outil MOCODO
CREATE TABLE "ROBOTARIA" (
    "ID_R" INTEGER,
    "dateMiseEnService" REAL,
    "photoRobot" BLOB,
    PRIMARY KEY ("ID_R")
);
CREATE TABLE "INSPECTER" (
    "ID_R" INTEGER,
    "ID_L" INTEGER,
    "ID_I" VARCHAR(42),
    "dateInspection" REAL,
    "photoLieu" BLOB,
    PRIMARY KEY ("ID_R", "ID_L"),
    FOREIGN KEY ("ID_R") REFERENCES "ROBOTARIA" ("ID_R"),
    FOREIGN KEY ("ID_L") REFERENCES "LIEU" ("ID_L")
);
CREATE TABLE "LIEU" (
    "ID_L" INTEGER,
    "codeBarres" INTEGER,
    "photolnitialeLieu" BLOB,
    PRIMARY KEY ("ID_L")
);

Modification de la requête de création de la table INSPECTER
CREATE TABLE "ROBOTARIA" (
[...]
);
CREATE TABLE "INSPECTER" (
    "ID_R" INTEGER,
    "ID_L" INTEGER,
    "ID_I"................................................................................,
    "dateInspection" REAL,
    "photoLieu" BLOB,
    PRIMARY KEY ("................................................................."),
    FOREIGN KEY ("ID_R") REFERENCES "ROBOTARIA" ("ID_R"),
    FOREIGN KEY ("ID_L") REFERENCES "LIEU" ("ID_L")
);
CREATE TABLE "LIEU" (
[...]
);