Les systèmes embarqués dans l’automobile

De nos jours, l’informatique embarquée est partout. L’automobile est un des secteurs qui utilise énormément de technologies embarquées. Ce métier, qui mêle informatique pure et dure (programmation, conception d’applications) et électronique (capteurs, interfaces etc…) est montré comme un métier d’avenir dans le domaine des nouvelles technologies.

Petit tour d’horizon de l’informatique dans nos voitures.

Evolution

L’origine…

C’est à la fin des années 80 que l’on commence à parler de micro-contrôleurs dans les voitures. Depuis, leur nombre n’a fait qu’augmenter, apportant au passage des technologies développées spécifiquement pour l’automobile comme par exemple le réseau CAN.

… Et aujourd’hui ?

L’électronique compte pour 30% du prix du véhicule, on trouve en moyenne entre 40 et 60 calculateurs dans les voitures et jusqu’à 80 pour les modèles haut de gamme. Contrairement à tout ce qu’on peut croire, il n’y a pas qu’un calculateur mais plusieurs, disséminés dans le véhicule.

Les technologies

Electronique

Les micro-contrôleurs

Il s’agit principalement de micro-contrôleurs programmables (en langage C pour la plupart). Ils sont conçus pour prendre le minimum de place, dégager peu de chaleur et consommer le moins d’énergie possible.

Les capteurs

Dans une voiture, on retrouve à peu près tous les types de capteurs que l’on puisse imaginer, cela va du simple capteur de température au tachymètre (compte-tours) en passant par le capteur de luminosité , de pluie etc…

Le transport de l’information

Depuis longtemps, les longueurs de fils déroulées dans les voiture est impressionnante et forcément coûteuse (environ 800 mètres de câbles). Depuis la fin des années 90, des réseaux ont fait leur apparition dans nos voitures. On retrouve principalement les réseau CAN et LIN. Le but est d’inter-connecter tous les calculateurs sur une seule boucle et de les faire communiquer ensemble. Pour information, les réseaux sont dimensionnés de sorte à être occupé que 20% du temps.

Informatique

Notion de temps réel

Le temps réel, c’est ajouter une notion de temps d’exécution à une tâche. Sur votre PC sous Windows, le temps d’exécution n’affectera que votre bonne humeur. Sur votre voiture, le temps de réaction entre le moment où vous appuyez sur le frein et celui où vos roues sont ralenties affectera votre vie…

Chaque tâche a une durée limite d’exécution qu’elle ne doit pas dépasser. Par exemple, entre le moment où vous appuyez sur le bouton du klaxon et le retentissement du bruit, il peut y avoir au maximum 30ms (PSA).

La programmation

Tout est développé sur des ordinateurs et des maquettes. Pour compiler le code, le principe de la compilation croisée est utilisé (cross compilation). Il s’agit de compiler un programme pour une autre plateforme que celle utilisée pour le développement.

La plupart des micro-contrôleurs sont équipés d’une interface appelée JTAG ( Joint Test Action Group). Cette interface est utilisée pour programmer les composants mais aussi pour le débuggage. A partir de ce port et d’un logiciel spécifique, le technicien peut savoir exactement tout ce qu’il se passe dans le micro-contrôleur, exécuter le programme pas à pas, mettre des points d’arrêt etc…

Les avantages

Depuis toujours, les voitures sont de plus en plus sûres grâce à des équipements de sécurité qui mettent en œuvre des systèmes embarqués tels que l’ABS ou l’ESP. Le confort des occupants s’est lui aussi considérablement amélioré. Dans les garages aussi l’électronique est utile : en branchant un ordinateur, le mécanicien peut directement savoir d’où vient le problème mécanique.

Les inconvénients

Tous ces équipements coûtent cher, ils sont complexes et comme tout élément complexe les risques de bugs sont élevés. La consommation électrique n’est pas négligeable, c’est même une des principale limite aujourd’hui (la C4 de Citroën, en modèle haut de gamme possède 2 batteries). Les calculateurs sont tellement partout… qu’il n’y a bientôt plus de place pour en mettre !

Sources : cours de Fabrice BEDOUCHA, Service Logiciel Embarqué Véhicule chez PSA.

Je vous invite à faire une petite visite sur le site de PSA, très bien réalisé, pour avoir un aperçu des technologies embarquées (en particulier la section Connectivité).