(EFIS-EMS ESP32 : Dernière mise à jour par Benjamin le 7 juillet 2025)
Il s’agit d’une version entièrement nouvelle, qui rassemble sur un même écran tactile de 7 pouces, un EFIS et un EMS. La version présentée sur cette page est préliminaire, destinée à valider un certain nombre d’options et d’innovations. Elle va faire l’objets d’évolutions architecturales notables dans les mois à venir. Cependant, l’aspect visuel de l’écran (voir les photos et vidéo plus bas) est identique à ce qu’il sera à terme, il ne devrait évoluer qu’à la marge.
Cet EFIS-EMS est destiné à devenir autonome, mais pour l’instant, il coexiste dans l’avion qui sert aux tests avec l’EFIS et l’EMS déjà présentés sur le site AvionicsDuino. Il se base sur les mêmes données, transmises par le bus CAN, sauf en ce qui concerne les capteurs de pression de la partie EFIS. Cette page va donc également évoluer dans un avenir proche.
Le but principal du développement de ce nouvel ensemble était d’améliorer la qualité des affichages, pour leur donner un aspect proche de celui des instruments professionnels. En effet, les affichages de l’EFIS et de l’EMS précédents, gérés chacun par une carte Teensy 4.1 et un contrôleur graphique RA8875, étaient très simples, voire simplistes, et parfois peu lisibles en raison de la petite taille des caractères, surtout pour l’EFIS.
On a choisi pour ce nouveau système d’utiliser un écran dont le contrôleur est un “système sur une puce” (SoC) ESP32-S3 intégré à l’écran. Cet écran a par ailleurs des capacités tactiles qui permettent, pour les menus, de se passer de bouton ou d’encodeur rotatif. Les capacités de communication sans fil de l’ESP32 ouvrent par ailleurs de nouvelles possibilités très intéressantes.
Présentation générale de l’EFIS-EMS ESP32
Dans cette version préliminaire, l’EFIS-EMS comporte deux modules. Le premier module est l’écran lui-même, dont la seule connexion électrique est constituée d’un fil de masse et d’un fil pour son alimentation positive. Le second module est également animé par une puce ESP32-S3. Il pilote des capteurs de pression barométrique et différentiel (les mêmes capteurs AMS5915 que l’EFIS précédent) et un transceiver CAN Bus. Les deux modules communiquent entre eux en Wi-Fi, via le protocole Espressif ESP-NOW. Le module des capteurs de pression communique via le CAN bus avec l’AHRS, le magnétomètre distant, l’EMS, et le micro-EMS.
Architecture générale de l’EFIS-EMS ESP32
Dans cette version préliminaire, la partie EMS de l’EFIS-EMS utilise l’EMS et le micro-EMS existants comme source de données. La partie EFIS utilise quant à elle ses propres capteurs de pression, ainsi que l’AHRS et le magnétomètre. Le lecteur pourra si nécessaire se reporter aux pages consacrées à ces systèmes qui ne sont donc pas détaillés ci-dessous. La figure 1 détaille cette architecture temporaire.
Le module écran utilise une dalle TFT-LCD de 7 pouces, de qualité IPS pour permettre une bonne visibilité sous des angles très larges. La définition est de 800 x 480 pixels. Cette dalle comporte une couche tactile capacitive qui permet de naviguer dans les menus. La luminosité est de 400 cd/m². La surface est brillante comme celle de quasiment tous les écrans tactiles capacitifs.
Ce module écran communique avec le module des capteurs de pression grâce au protocole ESP-NOW d’Espressif qui utilise la technologie Wi-Fi.
Le module des capteurs de pression est connecté par ses deux ports pneumatiques aux circuits de pressions statique et totale de l’avion. Il est également connecté au bus CAN par l’intermédiaire duquel il reçoit les informations en provenance de l’EMS, du Micro-EMS, de l’AHRS et du magnétomètre.
Cette architecture modulaire correspond à la philosophie générale IMA (Integrated Modular Avionics) du projet AvionicsDuino. Les différents modules traitent chacun une fonction particulière et communiquent les uns avec les autres grâce au CAN bus.
Dans la version finale et autonome de l’EFIS-EMS ESP32, un module EMS sans écran viendra remplacer l’EMS actuel. L’architecture générale deviendra alors celle de la figure 2.
Dans cette version future, le logiciel du module EMS sera une version allégée du logiciel de l’actuel EMS, toutes les fonctions d’affichage devenant inutiles. Le circuit imprimé de ce module sera lui aussi une version simplifiée, sans fonction d’affichage, du circuit imprimé de l’EMS actuel. Les logiciels et circuits imprimés des autres modules resteront inchangés. On a ici un bel exemple de l’intérêt de cette architecture modulaire intégrée. L’ensemble est ainsi très facile à entretenir et à faire évoluer.
Essais en vol
Un premier essai en vol a validé ce nouveau design d’instrument, combinant un EFIS et un EMS sur un même écran de 7 pouces. La photo de la figure 3 et la vidéo 1 ci-dessous ont été prises durant ce vol. On y voit à droite l’EFIS-EMS ESP32 sur son écran unique, et à gauche les écrans de l’EFIS et de l’EMS Teensy. Tout en bas et à droite, sous le tableau de bord, on aperçoit le module des capteurs de pression, de couleur verte, et les connexions bleues de ce module aux circuits des pressions statique et totale. Il s’agit bien sûr d’un montage provisoire.
Les données affichées par les deux systèmes sont strictement identiques, y compris les données issues des deux jeux de capteurs de pression des EFIS. Ces données EFIS avaient fait l’objet d’une validation extensive, d’une part par comparaison avec l’EFIS Dynon D10 de référence équipant cet avion (voir la page EFIS), et d’autre part grâce à une étude expérimentale des capteurs de pression utilisés.
Ce premier vol a été réalisé dans des conditions idéales, au coucher du soleil, la photo et la vidéo ont été faites avec une lumière rasante, de faible intensité, venant de l’avant, sans aucun reflet sur les écrans mats de l’EFIS et de l’EMS Teensy, et avec de faibles reflets tout à fait tolérables sur l’écran brillant de l’EFIS-EMS ESP32.
Lors de vols ultérieurs en milieu de journée, avec la lumière du soleil directement sur l’écran, les 400 cd/m² se sont avérés insuffisants. De plus, cet écran tactile brillant est sujet à de forts reflets, contrairement aux écrans mats non tactiles. Les filtres anti-reflets faisant perdre de la luminosité, ce n’est sans doute pas une solution idéale. De plus, ces filtres contribuent à faire perdre un peu de netteté à l’image.
Il va donc probablement falloir envisager un autre écran, avec une luminosité d’au moins 1000 cd/m², comme les écran Riverdi de l’EFIS et de l’EMS qui restent parfaitement lisibles même sous la lumière directe du soleil. Un écran mat anti-reflet (donc non tactile) serait sans doute également préférable. Dans ce cas, une rangée de six boutons poussoirs sous ou sur le côté de l’écran pourrait très simplement remplacer le tactile, sans augmenter sensiblement la place occupée sur le tableau de bord. D’autant que le tactile (vidéo 2), s’il semble au premier abord très séduisant, peut parfois s’avérer peu commode à utiliser en conditions turbulentes.
Les fichiers Kicad et Gerber du circuit imprimé du module des capteurs de pression, ainsi que les logiciels de ce module et du module écran seront très prochainement publiés ici. Il faudra attendre un peu plus longtemps pour la publication du circuit imprimé et du logiciel du module EMS.
Pour ce dernier, après avoir envisagé de le construire autour d’une carte ESP32, on va en fait utiliser une carte Teensy 4.0. En effet, les cartes ESP32 sont malheureusement connues pour la médiocrité de leurs ADC (Analog to Digital Converter, ou convertisseur analogique numérique), ce qui imposerait l’utilisation d’au moins deux ADC externes multicanaux. Ce qui compliquerait beaucoup les circuits et annulerait totalement l’économie réalisée en utilisant une carte ESP32 par rapport à une carte Teensy 4.0 comportant 13 entrées analogiques, voire même par rapport à une Teensy 4.1, un peu plus chère, qui en comporte 17.