L'architecture modulaire appliquée à l'électronique embarquée

26/02/2010

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L'architecture modulaire appliquée à l'électronique embarquée

En quelques années, l'électronique et les systèmes embarqués sont devenus des composants clés dans l'automobile. Source de différentiations technologiques et de nouveaux usages pour les constructeurs, ceux-ci interviennent dans 80% des innovations. L'électrification des fonctions du véhicule vont encore amplifier cette tendance. AUTOSAR™ est un consortium mondial pour un standard d'interopérabilité et d'implantation des logiciels embarqués. Ce nouveau standard devrait bouleverser les écosystèmes de conception actuels d'un véhicule et donner jour à de nouveaux business modèles.


 
Le poids de l'électronique embarquée

L’automobile est le second utilisateur de systèmes embarqués (31%) derrière l’aéronautique (38%). Dans ce secteur où la nouveauté et l’originalité sont des arguments de vente majeurs, l’électronique intervient dans 80 % des innovations et certains estiment qu'elle pourrait déjà représenter 30 % de la valeur d’une automobile. Certains véhicules possèdent jusqu’à 80 calculateurs et plus de 1 million de lignes de code logiciel.

Cette progression n’est pas sans poser problème et 2 évolutions majeures se profilent :
  • l’augmentation de la complexité des applications liée aux évolutions fonctionnelles et structurelles des systèmes embarqués : globalisation des informations, coopération entre calculateurs, mise en place de solutions distribuées…Cet aspect implique l’utilisation d’un nombre de calculateurs de plus en plus important, la mise en place de réseaux sûrs et à haut débit pour assurer la communication, l’interopérabilité des équipements…
  • l’apparition d’applications critiques, « x by wire » en particulier, qui nécessiteront une augmentation des performances des équipements. Mettant en jeu la sécurité des occupants, elles imposeront également des contraintes fortes en termes de sécurité de fonctionnement et de fiabilité.

De plus l’accélération des technologies, la réduction du cycle de vie des produits et des délais de conception imposent aux développeurs d’utiliser des outils permettant une automatisation, au moins partielle, des tâches de développement et de test et de réutiliser des fonctions et des modules pour gagner du temps.


Ces changements induisent 2 contraintes fortes pour les concepteurs et fournisseurs de systèmes embarqués :
  • une maîtrise parfaite de la qualité en conception d’applications complexes qui passe impérativement par l’utilisation de méthodologies (ensemble structuré et cohérent de modèles, méthodes, guides et outils),
  • la nécessité de définir des standards de communication et d’implantation des logiciels sur les calculateurs embarqués pour assurer l’interopérabilité des fonctions logicielles et matérielles.

 


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Le consortium AUTOSAR™

La convergence de ces 2 contraintes a débouché sur la nécessité de développer un standard utilisable par l’ensemble des acteurs : constructeurs automobiles, équipementiers, bureaux d’études et fournisseurs de systèmes électroniques embarqués… AUTOSAR™ est une réponse à ces besoins.
Le consortium AUTOSAR™ (AUTomotive Open System Architecture), créé en 2003, regroupe plus d’une centaine de membres : constructeurs de véhicules, équipementiers, fournisseurs de technologies, éditeurs de logiciels et d’outils, fabricants de composants et de systèmes.
Les 2 principaux objectifs affichés par le consortium sont :

  • La coopération de tous les acteurs du véhicule de demain,
  • La définition d’un standard d’interopérabilité, d’interchangeabilité et d’implantation des logiciels embarqués Le consortium travaille au développement d’une architecture logicielle standardisée, débouchant sur une plateforme standard chez les fournisseurs et garantie par certification. Cette architecture favorisera également l’interopérabilité des logiciels et permettra d’accroître la capacité de réutilisation des modules logiciels entre constructeurs et équipementiers.









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L'architecture de demain
Pour bien comprendre les aspects techniques d’AUTOSAR™, on peut se permettre un parallèle avec le monde de l’informatique. En effet, avant l’arrivée de la standardisation des plateformes informatiques (PC), un logiciel devait être spécifiquement écrit pour la machine qui le recevait.
La mise en place d’architectures matérielles communes et l’arrivée de couches logicielles d’exploitation (drivers, OS…) permettent actuellement de développer des applicatifs Windows (par exemple) sans se soucier si le processeur présent sur la carte mère est un INTEL ou un AMD. Sur le même principe, on peut également citer la machine virtuelle JAVA comme analogie à AUTOSAR™. AUTOSAR™ est donc une véritable révolution dans la façon de concevoir les systèmes embarqués d’une automobile.

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Vers une nouvelle organisation de la chaine de valeur
Au-delà des aspects techniques, AUTOSAR™ bouleverse l’éco-système en place dans la conception d’un véhicule. Ainsi, en différenciant matériel et logiciel, un constructeur pourrait ne plus demander à son équipementier un ensemble complet (matériel et logiciel) pour remplir une fonctionnalité mais uniquement un applicatif logiciel qu’il porterait à son gré sur un calculateur standard AUTOSAR™.
La réflexion est lancée chez les équipementiers sur les nouveaux business model à mettre en place, la R&D logicielle ne pouvant plus s’amortir sur le volume de matériel vendu.
Dans le même temps, ce bouleversement va favoriser l’arrivée de nouveaux entrants. Le train est en marche, il est donc temps d’y accrocher ses wagons. .

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Le dispositif AUTOSARLAB d'Id4Car

Le pôle iDforCAR a dédié spécifiquement l’un de ses Domaines d’Activités Stratégiques aux systèmes embarqués et a déployé avec les entreprises GEENSYS et KEREVAL l’action collective AUTOSARLAB.
Financée en partie par les pouvoirs publics (Union Européenne, Etat, régions Bretagne et Pays de la Loire) et par les entreprises GEENSYS et KEREVAL, cette action a pour objectif principal d’assurer la montée en compétence des acteurs du développement et du test de systèmes embarqués au travers de l’apprentissage du standard AUTOSAR™.

Deux centres d’expertises ont été mis en place dans les entreprises GEENSYS et KEREVAL afin de mettre à disposition du plus grand nombre le nécessaire au développement et au test d’un système embarqué AUTOSAR™ : outils logiciels (spécification, conception, tests), PC, starter kits AUTOSAR™, analyseurs (réseaux, logique)…ainsi que les compétences qui vont avec.
Les ingénieurs de GEENSYS et KEREVAL participent à l’élaboration et au déploiement du standard AUTOSAR™, le 1er en tant que PREMIUM MEMBER et le 2nd en tant que DEVELOPMENT MEMBER et CTA pilote (future agence de conformité AUTOSAR™).

Au-delà de l’ambition de rendre une PME « 100% compliant AUTOSAR™ », l’action AUTOSARLAB fait le pari de tirer vers le haut tous les acteurs du développement et du test des systèmes embarqués au travers du standard. Que ce soit par contrainte du secteur ou pour récupérer les bonnes pratiques d’AUTOSAR™, chacun (novice, débutant ou initié) y trouvera son compte.


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De nouvelles opportunités pour les entreprises

Sureté de fonctionnement, fiabilité, rentabilité des développements et de leurs tests d’application en systèmes embarqués passent impérativement par la mise en place de tels standards, méthodologies et technologies.

AUTOSAR™ confirme un mouvement de plus en plus présent au niveau des systèmes embarqués, à savoir, le besoin croissant de travailler avec des modèles. On quitte petit à petit le développement traditionnel, qui consistait à coder directement son application dans le microprocesseur, pour aller progressivement vers l’ingénierie des modèles et la génération automatique de code. L'architecture modulaire des véhicules trouve un prolongement dans les systèmes embarqués en offrant de nouvelles perspectives pour les entreprises grâce à une architecture "plus ouverte" à l'instar de l'informatique ou de la téléphonie mobile.

Comme d’autres technologies ou standards développés pour l’automobile (bus CAN par exemple), on peut aisément imaginer l’extension d’AUTOSAR™  à d’autres domaines d’application (ferroviaire, industrie, médical…) en prenant en compte les contraintes propres à ces domaines.


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Auteur AdminTv

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