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).