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LephenixnoirHors ligneAdministrateurPoints: 17145 Défis: 142 Message

Symbolibre : une calculatrice graphique formelle et libre

Posté le 31/03/2019 21:55

Ceux d'entre vous qui connaissent feu le projet LibreCalc connaîtront aussi le principe. Force est de reconnaître que les calculatrices graphiques d'aujourd'hui se ressemblent d'année en année, et le matériel a du retard technologique sur, par exemple, les smartphones. En plus les logiciels ne sont pas libres (vous savez qu'on aime le libre sur Planète Casio). Alors peut-on faire mieux ? La réponse est oui !

Dans le cadre d'un projet de master à l'ENS de Lyon, un ancien utilisateur d'Omnimaga et moi avons lancé l'idée de construire une calculatrice graphique formelle libre. C'est ainsi que notre projet Symbolibre a fait travailler 25 élèves de Master pendant un an. L'année touche à sa fin mais le projet continue en-dehors des cours pour mener la conception à terme. Voyons ensemble ce qu'on a réussi à accomplir en un an !


À quelques broutilles près ça donne ça.


Matériel

À une ère moderne sied du matériel moderne ! Oublions les 512k de RAM que l'on a l'habitude d'utiliser pour les add-ins, notre ordinateur de bord est un Raspberry Pi Zero avec un processeur ARM à 1 GHz et 512M de RAM. Autant dire qu'il y a de la puissance de calcul sous le capot ! Ce Raspberry Pi n'a pas de fonctionnalités réseau, ce que le rend utilisable même en mode examen.

À cela nous joignons un écran couleur 320×240 connecté en SPI (pour économiser les pins pour le clavier), un clavier personnalisé imprimé sur un PCB agencé de façon hiérarchique à la Numworks, une batterie de 2000 mAh pour environ 20 heures d'autonomie écran allumé, et une coque imprimée en 3D. Les boutons sont aussi imprimés en 3D


Écran, Raspberry Pi Zero, batterie, et l'on aperçoit l'interface d'alimentation.


Système d'exploitation

Pas question d'en réécrire un de zéro, on tourne donc sous un bon vieux GNU/Linux, Gentoo pour être précis. On l'accompagne de Wayland avec pour l'instant Sway comme compositeur, même si ce n'est pas définitif ; et les applications sont développées avec Qt. Tout cela s'installe aisément sur une carte SD de 8 Go tout en laissant la majorité de l'espace disponible pour d'autres données. Beaucoup d'autres données.

L'idée est que l'environnement doit être le plus léger possible pour que la calculatrice soit très réactive. Linux nous aide beaucoup à monter le logiciel (notamment avec les drivers de l'écran et du clavier), mais il y a tout une suite qui vient avec et qu'il faut contrôler. Actuellement la calculatrice met 25 secondes environ à démarrer, un poil plus que les toutes nouvelles TI-Nspire II CX et CX CAS. Le système se lance sur un écran Plymouth suivi d'une connexion automatique à l'environnement graphique et l'affichage du menu principal.

Applications

Les applications sont donc développées en C++ avec Qt, et embarquent Giac comme moteur de calcul formel (le même que sur la HP Prime !). Les programmes servent surtout d'interfaces graphiques pour accéder aux fonctionnalités mathématiques, que l'on ne recode pas. Giac le fait déjà et très bien ! On peut voir ça dans cette capture de la feuille de calcul prise sur un PC.


Feuille de calcul avec clavier simulé ; jusque-là, pas d'erreur de maths.

On a également une application de tracé de fonctions (un indispensable du lycée), qui exploite allègrement l'écran couleur et les performances du Raspberry Pi Zero. Elle affiche sans pression plusieurs courbes en résolution complète et en couleur, de façon parfaitement fluide !


Tracé de trois fonctions sur la calculatrice.

Enfin, et pas des moindres, il y a un IDE supportant Python 3 et tous ses modules, ainsi que des restrictions du Basic Casio et TI-Basic ! L'interface minimale cache une coloration syntaxique, insertion automatique de snippets et exécution dans un terminal. Tout est fait pour programmer aisément.

Alors où est-ce qu'on va ?

Le prototype que je vous ai montré au début de cet article n'est que le début du projet. Comme vous pouvez le voir, la calculatrice n'est pas encore complète. Les défis ont cependant été relevés, et après un an, nous espérons bien concrétiser ce projet et diffuser la calculatrice !

Comme le veut la tradition des projets d'informatique à l'ENS de Lyon, la calculatrice sera présentée lors de la deuxième partie des présentations de projets à l'ENS de Lyon, le Jeudi 4 Avril de 9 heures à 10 heures (il y a deux groupes, nous passons sur la deuxième moitié). Divers professeurs, chercheurs de l'ENS, étudiants ou lycéens seront présents ; si vous vous embêtez un Jeudi matin n'hésitez pas à passer nous voir !

Vous retrouverez tous les détails (et plus, comme notre sondage posé à des lycéens !) sur notre site web symbolibre.org. Stay tuned!


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LephenixnoirHors ligneAdministrateurPoints: 17145 Défis: 142 Message

Citer : Posté le 26/07/2019 19:46 | #


On pourra peut-être la faire tester à une classe de lycéens ! Ce qui serait génial.
CaptainluigiHors ligneMembrePoints: 720 Défis: 1 Message

Citer : Posté le 26/07/2019 20:51 | #


Lephenixnoir a écrit :
On pourra peut-être la faire tester à une classe de lycéens ! Ce qui serait génial.


Je peux participer ? (je vois jure , je la testerais nuit et jour ?

Ajouté le 26/07/2019 à 20:52 :

Et je ferais des vidéos du projet ...
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LephenixnoirHors ligneAdministrateurPoints: 17145 Défis: 142 Message

Citer : Posté le 26/07/2019 20:55 | #


Rien n'est encore posé ! Je ne sais pas comment ni avec qui ça se passerait.

Cela étant dit, si tu veux la tester, tu es le bienvenu ! Le temps qu'on fasse un prototype qui tienne matériellement debout, tu pourras en construire une. Sinon, si tu passes à Lyon, utiliser la nôtre.
CaptainluigiHors ligneMembrePoints: 720 Défis: 1 Message

Citer : Posté le 26/07/2019 21:12 | #


Je suis à Paris malheureusement , donc j'attendrai le prototype

Ajouté le 26/07/2019 à 21:13 :
Bon courage à vous
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LephenixnoirHors ligneAdministrateurPoints: 17145 Défis: 142 Message

Citer : Posté le 26/07/2019 21:20 | #


Merci ! Je viens à Paris de temps en temps, si une occasion se présente je te dirai.
CaptainluigiHors ligneMembrePoints: 720 Défis: 1 Message

Citer : Posté le 26/07/2019 21:32 | #


Lephenixnoir a écrit :
Merci ! Je viens à Paris de temps en temps, si une occasion se présente je te dirai.


Ok !
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RaderHors ligneMembrePoints: 204 Défis: 0 Message

Citer : Posté le 26/07/2019 22:09 | #


Woa Lyon c'est a genre 700 - 800 km de chez moi...
YatisHors ligneMembrePoints: 470 Défis: 0 Message

Citer : Posté le 11/12/2019 10:57 | #


Salut
Est-ce que Symbolibre est toujours en développement où c'est trop tendu avec les études à côté ?
Qu'en est-il des objectifs pour cette année ?
LephenixnoirHors ligneAdministrateurPoints: 17145 Défis: 142 Message

Citer : Posté le 11/12/2019 13:27 | #


Salut ! Merci de poser la question. C'est toujours en développement, c'est juste qu'avec le M2 c'est pas rapide, surtout en période d'examens.

Sur cette année, on veut travailler sur des choses comme :
• Purifier la base de code existante et la publier (ça fait longtemps qu'on en parle mais l'administration ça traaaaîne)
• Avoir un modèle solide et détaillé pour la gestion du calcul mathématique, qui est à la fois du code existant (Giac) et du code nouveau (interaction entre les applications), qui expose à la fois des aspects simples (lycée) et des aspects complexes pas intuitifs (calcul formel), et dont l'architecture est bien moins subtile que ça en a l'air.
• Construire un prototype plus sérieux autour d'un PCB qui nécessite moins d'assemblage.

L'année prochaine, je serai en césure notamment pour travailler là-dessus donc il y aura bien plus d'activité.
CritorEn ligneAdministrateurPoints: 1632 Défis: 18 Message

Citer : Posté le 11/12/2019 14:42 | #


... et rajouter un mode examen avec diode clignotante.
LephenixnoirHors ligneAdministrateurPoints: 17145 Défis: 142 Message

Citer : Posté le 11/12/2019 14:58 | #


Critor a écrit :
... et rajouter un mode examen avec diode clignotante.

Eh oui... on n'y coupe plus désormais !
CaptainluigiHors ligneMembrePoints: 720 Défis: 1 Message

Citer : Posté le 12/12/2019 20:31 | #


Petite question : Il est codé en quoi son OS ( en Python , en C ) ?
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LephenixnoirHors ligneAdministrateurPoints: 17145 Défis: 142 Message

Citer : Posté le 12/12/2019 20:32 | #


L'OS est Linux, donc ça on l'a pas codé. Les applications sont codées en C++ avec Qt.
LightmareHors ligneMembre de CreativeCalcPoints: 546 Défis: 0 Message

Citer : Posté le 12/12/2019 20:39 | #


De même, j'ai quelques questions :
1) serait il possible d'intégrer un IDE pour programmer en C/C++ directement sur la calculatrice ? (pour créer des applications pour la Symbolibre, ou des add-ins pour d'autres modèles).

2) Quels ports mettrez vous sur la calculatrice ? Un jack 2.6 comme sur Casio ?
42
LephenixnoirHors ligneAdministrateurPoints: 17145 Défis: 142 Message

Citer : Posté le 12/12/2019 20:49 | #


Pour programmer en C/C++, oui c'est possible, mais ça va pas compiler très vite.

Pour l'instant on n'a que du port mini USB pour relier à un PC (et à l'alim). Si on veut mettre des ports en plus, il faudra souder les composants sur le PCB.
LightmareHors ligneMembre de CreativeCalcPoints: 546 Défis: 0 Message

Citer : Posté le 12/12/2019 20:54 | #


Je vois ! Du coup l'ajout de périphériques est assez libre ! Je verrais bien un port usb normal, ca serait pratique pour plein de choses ! (ou alors laisser l'utilisateur faire le choix de rajouter des ports, ce qui serait plus l'esprit, je suppose )
Sinon, est-ce que le système linux est utilisable directement ? Genre est ce qu'on peut ouvrir une console ?
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LephenixnoirHors ligneAdministrateurPoints: 17145 Défis: 142 Message

Citer : Posté le 12/12/2019 20:56 | #


En vrai, pour l'ajout de ports, le plus compliqué c'est de tout relier sur le PCB. Mais si on le fait avec les bons plans, après c'est facile.

Oui Linux est utilisable directement, tu as vraiment un bureau classique sauf que c'est un Raspberry Pi derrière.
Breizh_craftEn ligneModérateurPoints: 1020 Défis: 7 Message

Citer : Posté le 12/12/2019 20:58 | #


Suffit de faire de l'USB OTG et hop
Un adminsys qui aime les galettes.
LephenixnoirHors ligneAdministrateurPoints: 17145 Défis: 142 Message

Citer : Posté le 12/12/2019 20:59 | #


Oui on a un USB OTG. Mais ça te donne pas un jack facilement, enfin je crois pas...
Breizh_craftEn ligneModérateurPoints: 1020 Défis: 7 Message

Citer : Posté le 12/12/2019 21:02 | #


Pourquoi faire un jack quand t'as un USB OTG ? Tu peux brancher n'importe quel appareil USB, ou n'importe quel adaptateur.
Un adminsys qui aime les galettes.
LephenixnoirHors ligneAdministrateurPoints: 17145 Défis: 142 Message

Citer : Posté le 12/12/2019 21:03 | #


Pour mettre un casque ou des écouteurs. Il y a certes des adaptateurs mais je suis pas sûr que tout le monde en ait. D'où le "facilement" dans mon message précédente si tu veux.
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