Les Systèmes Électroniques Embarqués un enjeu majeur pour l
Par un écrivain mystérieux
Description
SOMMAIRE I. LE CONTEXTE II. LES SYSTEMES ELECTRONIQUE EMBARQUES III. LES EVOLUTIONS FUTURES IV. EPILOGUE & CONCLUSIONS
Joseph Beretta. Responsable Electromécanique, Electrochimie, Electronique et Systèmes. PSA Peugeot Citroën - Route de Gisy. F78943 Vélizy-Villacoublay.
III. LES EVOLUTIONS FUTURES. IV. EPILOGUE & CONCLUSIONS.
L’industrie automobile évolue rapidement. Facteurs : progrès technologiques. pression des contraintes réglementaires. pression des attentes clients. - individuelles. - collectives.
L’électricité, l’électronique et le logiciel automobile permettent de remplacer les principaux composants mécaniques et hydrauliques (direction,freinage,suspension…) Tous les modules de la voiture seront rendus plus intelligents. Le couplage des fonctions par l’électronique sera alors possible. CGC, X by wire. La voiture devient communicante et les services associés se développent.
Mobile. office. Car audio. HF Card. Telematic covers all information exchanges. between the car and the external world. Visioconference. Telediagnostic. GPS. Internet. TV. Handy phone. Call Center.
des systèmes électriques. & électronoques. Génèse de l’électronique automobile. Prolifération de l’électronique. Électricité de base. % du coût de l ’électronique dans le véhicule. 35. Multimédia, Soupapes électromagnétiques. Télématique, alternodemarreurGestion d’énergie. 30. GMP. 25. Multiplexage,ABS. 20. Injection électronique. Régulateur de vitesse. 15. Allumage. électronique. Alternateur. 10. Lampes, radio, démarreur, dynamo
Télévision, 2 ans. Vidéo, Ordinateurs 1an. Mobile phone : 6 mois.
LE FONCTIONNEL. INTEGRATION D’UNE FONCTION VEHICULE : essuyage automatique. - Alimentation et distribution d’énergie. - Commande / capteurs / actionneurs. - Contrôleur Electronique : microprocesseur / hardware interfaces / basic software / application software. Distribution d’énergie. Alimentation. Clé de contact. Capteur de pluie. Vitesse Vehicle. Commande. Essuie glace. Software. Contrôleur. électronique. Function. N°2. N°1.
LES RESEAUX. Affichage. GMP (Powertrain) Carosserie (Body) Chassis. Telematics. Contrôle. etc. Gateway (virtuelle ou physique)
LA CONCEPTION. Fonctions Habitacle. Fonctions sous capot. Global Positioning. Climatisation. Transmission. Navigation. GPS. Plip. Bus. Télématique. Bus Sécuritaire. et Confort. ECU. Bus. Véhicule. Chassis. Control. Cellular. Phone. Airbag. Eclairage. ABS. Suspension. Stereo/CD. Affichage. Communications/Data. Optimisation des fonctions. Au niveau véhicule. SW Architecture. Network Design/Analyse. Validation Fonction / Protocole. Performances. Modélisation. Supplier Chain Integration. Test & Verification. RTL Codage & Synthèse. SW Application Développement. SW Driver Développement.
LA CONCEPTION. Functional. Layer. S #1. S #3. EF. A #1. U. F2. F3. Implementation. Layer. Allocable. Components. Execution Support. Components. Hardware. Components. Device. ECU. Network. Software. Components. ASC. LDM. ES SW. Operational Layer. Black Box. Grey Box. Layers decomposition.
LE LOGICIEL. Spécification + Validation spécification. Tests unitaires. Intégration. Maintenance. Validation. Conception. Codage. 50% 30% 20% Le logiciel est soumis à des contraintes très différentes par rapport à l’aéronautique ou au ferroviaire. Coûts, volumes, forte imbrication des technologies, L’électronique et le logiciel au coût automobile. Une électronique véhicule « transversale » est fabriquée à 1 million d’unités / an a un coût « pièce » de 40 à 80 Euros et des coûts d’études de plusieurs millions d’Euros. Le coût logiciel reste faible par rapport au coût pièce; par contre les risques sur les délais sont de plus en plus pesant… Le constructeur doit maîtriser le processus d’intégration. c ’est une contrainte de plus en plus forte. Sur le dernier § : Il faut donc faire attention par rapport à l ’application de méthode, d ’outils ou de solutions technologiques (pour la maîtrise de l ’intégration notamment. Imbrication des technologies : ex : mécatronique => les interfaces sont moins faciles à distinguer (notamment en intégration).
LES CONTRAINTES. Les nouvelles fonctionnalités : Commandes électriques. Accélérateur. Freinage. Boîte de vitesse. Direction…. Confort. - Accès mains libre. - Climatisation automatique…. Sécurité. - Airbag intelligent. - Pré crash. - Appel d’urgence…. Télématique. - Téléphonie. - Assistance et télédiagnostic. - Internet…. Multimédia. - Audio. - Vidéo. - Navigation…. Les conséquences: FLUX D’INFORMATION. SÛRETE DE FONCTIONNEMENT. TEMPS DE REPONSE. COMPATIBILITE INFRASTRUCTURE. PUISSANCE DE CALCUL.
Augmentation du nombre de calculateurs. Besoin d’optimiser l’architecture et de standardiser les fonctions et les interfaces afin de maîtriser les coûts. Accroissement du couplage entre les fonctions (ESP, CGC, ABS, …) Besoin de structurer les lois de commandes. Accroissement de la complexité (X by wire, …) Besoin de maîtriser la Sûreté de Fonctionnement afin d’assurer la sécurité des véhicules et de ses occupants. Ceci entraînant une diversité des différentes variantes à maîtriser.
De l’architecture distribuée… Pilotages Directs. Passerelle de Communication Sécurisée. Boîtier de Servitude Intelligent. Boîtier de Multimédia et Services. ISU2. BMS3. PCS1. CAN HS. PCS/BSI+Diag. Hid speed. Inter-Systèmes. Low speed CAR. 1. Low speed CAR. 2. Calculateur. Sous-bus LIN. Multimedia. AMIC-C. Calculateur. FSU. By-wire. TTP, Flexray,…
LES EVOLUTIONS FUTURES. …à l’architecture hiérarchisée. UCE Supervision. Habitacle. UCE Supervision. GMP Chassis. Espion. mise au point. 1. CONSTRUCTEURS. Bus haut débit. 2. UCE Télématique. UCE Moteur. UCE BV(A) Bus bas débit. EQUIPEMENTIERS. 3. ABS. DAV. Combiné, mémo siège, climatisation, Papillon motirisé, injecteurs.
Les réseaux. Sûreté de fonctionnement. X by WIRE. TTP. Flexray. SI Bus. Redondés. BUS. VAN 4.0. MOST. USB. D2B. MULTIMEDIA. CAN L.S. CAN H.S. Simples. Flux d’information. Les protocoles de communication.
LES EVOLUTIONS FUTURES. Diminuer le nombre de fils. Diminuer le nombre de points de connections. Diminuer les coûts. Augmenter la part du multiplexage. Réduction du nombre de fils: Peugeot Peugeot % SMART CONNECTORS. COURANT PORTEUR.
Le logiciel Augmentation de la taille du code. A340 = Taille mémoire. A330 = 12 Mo. MULTIMEDIA. 10Mo. A320 = 5 Mo. 607 Peugeot = 2 Mo. 1Mo. Airbus. Automobile. 100Ko. A300 = 23 Ko. 10Ko. 1Ko. CX Citroën = 1,1 Ko
Standardisation de la structure d’accueil logiciel et développement de composants logiciel : Pour réduire les temps de conception et de validation. - réutilisation au maximum des briques logiciel. Pour permettre une différenciation et un typage simple des véhicules. - par configuration logiciel des paramètres. - par la combinaison de composants logiciel.
fabriquent le produit automobile et l ’outil de production de masse. Les équipementiers (ou « fournisseurs ») Conçoivent, fabriquent et livrent des systèmes complexes. sont partenaires et de taille comparable aux constructeurs. ont un savoir faire dans leur domaine de compétence. Les sous traitants. livrent des pièces élémentaires. Les fondeurs de Silicium. dits « fournisseurs de second rang » Émergence des fournisseurs de logiciel. sous la forme de prestation de service. mais aussi sous la forme de développeur de logiciel. Sans oublier les fournisseurs de méthode et d’outils. Pour spécifier, modéliser, tester. Constructeur : outil de prod de masse de pièces (toles, moteur ..) FNR : outil de prod de masse de pièces électroniques. Fondeurs : incluent une offre log de base.
FONDEUR de silicium. EQUIPEMENTIER DE RANG 2. Devellopement industrialisation et. Production du hard. FOURNISSEUR DE LA CHAINE D ‘OUTILS. EQUIPEMENTIER DE RANG 1. INTEGRATION DE COMPOSANTS + SOFT. CONSTRUCTEUR. INTEGRATION DE FONCTIONS + SOFT.
L’électronique devient visible et incontournable. Avec l’électronique, le logiciel est présent dans l’automobile . Une évolution des architectures et des réseaux est en court mais des mutations plus profondes sont à venir. L’optimisation doit être conduite au niveau fonctionnel véhicule et être déclinée sur les composants, les architectures électriques, électroniques et la gestion de l’énergie. Les contraintes de compatibilité et sûreté de fonctionnement orienteront les choix futurs.
Constructeurs, équipementiers, fabricants de composants, fournisseurs de logiciels , fournisseur d’outils et fondeurs. Dans les 10 prochaines années nous assisterons à: Une augmentation des fonctions électroniques et une meilleure gestion de l’énergie. La poursuite de la diminution du nombre de fils par l’extension du multiplexage ( smart connector, … ). La miniaturisation et l’hybridation des composants (calculateurs, capteurs, actionneurs). Au développement de structures d’accueil logiciel standard. A la standardisation des réseaux.
Joseph Beretta. Responsable Electromécanique, Electrochimie, Electronique et Systèmes. PSA Peugeot Citroën - Route de Gisy. F78943 Vélizy-Villacoublay.
III. LES EVOLUTIONS FUTURES. IV. EPILOGUE & CONCLUSIONS.
L’industrie automobile évolue rapidement. Facteurs : progrès technologiques. pression des contraintes réglementaires. pression des attentes clients. - individuelles. - collectives.
L’électricité, l’électronique et le logiciel automobile permettent de remplacer les principaux composants mécaniques et hydrauliques (direction,freinage,suspension…) Tous les modules de la voiture seront rendus plus intelligents. Le couplage des fonctions par l’électronique sera alors possible. CGC, X by wire. La voiture devient communicante et les services associés se développent.
Mobile. office. Car audio. HF Card. Telematic covers all information exchanges. between the car and the external world. Visioconference. Telediagnostic. GPS. Internet. TV. Handy phone. Call Center.
des systèmes électriques. & électronoques. Génèse de l’électronique automobile. Prolifération de l’électronique. Électricité de base. % du coût de l ’électronique dans le véhicule. 35. Multimédia, Soupapes électromagnétiques. Télématique, alternodemarreurGestion d’énergie. 30. GMP. 25. Multiplexage,ABS. 20. Injection électronique. Régulateur de vitesse. 15. Allumage. électronique. Alternateur. 10. Lampes, radio, démarreur, dynamo
Télévision, 2 ans. Vidéo, Ordinateurs 1an. Mobile phone : 6 mois.
LE FONCTIONNEL. INTEGRATION D’UNE FONCTION VEHICULE : essuyage automatique. - Alimentation et distribution d’énergie. - Commande / capteurs / actionneurs. - Contrôleur Electronique : microprocesseur / hardware interfaces / basic software / application software. Distribution d’énergie. Alimentation. Clé de contact. Capteur de pluie. Vitesse Vehicle. Commande. Essuie glace. Software. Contrôleur. électronique. Function. N°2. N°1.
LES RESEAUX. Affichage. GMP (Powertrain) Carosserie (Body) Chassis. Telematics. Contrôle. etc. Gateway (virtuelle ou physique)
LA CONCEPTION. Fonctions Habitacle. Fonctions sous capot. Global Positioning. Climatisation. Transmission. Navigation. GPS. Plip. Bus. Télématique. Bus Sécuritaire. et Confort. ECU. Bus. Véhicule. Chassis. Control. Cellular. Phone. Airbag. Eclairage. ABS. Suspension. Stereo/CD. Affichage. Communications/Data. Optimisation des fonctions. Au niveau véhicule. SW Architecture. Network Design/Analyse. Validation Fonction / Protocole. Performances. Modélisation. Supplier Chain Integration. Test & Verification. RTL Codage & Synthèse. SW Application Développement. SW Driver Développement.
LA CONCEPTION. Functional. Layer. S #1. S #3. EF. A #1. U. F2. F3. Implementation. Layer. Allocable. Components. Execution Support. Components. Hardware. Components. Device. ECU. Network. Software. Components. ASC. LDM. ES SW. Operational Layer. Black Box. Grey Box. Layers decomposition.
LE LOGICIEL. Spécification + Validation spécification. Tests unitaires. Intégration. Maintenance. Validation. Conception. Codage. 50% 30% 20% Le logiciel est soumis à des contraintes très différentes par rapport à l’aéronautique ou au ferroviaire. Coûts, volumes, forte imbrication des technologies, L’électronique et le logiciel au coût automobile. Une électronique véhicule « transversale » est fabriquée à 1 million d’unités / an a un coût « pièce » de 40 à 80 Euros et des coûts d’études de plusieurs millions d’Euros. Le coût logiciel reste faible par rapport au coût pièce; par contre les risques sur les délais sont de plus en plus pesant… Le constructeur doit maîtriser le processus d’intégration. c ’est une contrainte de plus en plus forte. Sur le dernier § : Il faut donc faire attention par rapport à l ’application de méthode, d ’outils ou de solutions technologiques (pour la maîtrise de l ’intégration notamment. Imbrication des technologies : ex : mécatronique => les interfaces sont moins faciles à distinguer (notamment en intégration).
LES CONTRAINTES. Les nouvelles fonctionnalités : Commandes électriques. Accélérateur. Freinage. Boîte de vitesse. Direction…. Confort. - Accès mains libre. - Climatisation automatique…. Sécurité. - Airbag intelligent. - Pré crash. - Appel d’urgence…. Télématique. - Téléphonie. - Assistance et télédiagnostic. - Internet…. Multimédia. - Audio. - Vidéo. - Navigation…. Les conséquences: FLUX D’INFORMATION. SÛRETE DE FONCTIONNEMENT. TEMPS DE REPONSE. COMPATIBILITE INFRASTRUCTURE. PUISSANCE DE CALCUL.
Augmentation du nombre de calculateurs. Besoin d’optimiser l’architecture et de standardiser les fonctions et les interfaces afin de maîtriser les coûts. Accroissement du couplage entre les fonctions (ESP, CGC, ABS, …) Besoin de structurer les lois de commandes. Accroissement de la complexité (X by wire, …) Besoin de maîtriser la Sûreté de Fonctionnement afin d’assurer la sécurité des véhicules et de ses occupants. Ceci entraînant une diversité des différentes variantes à maîtriser.
De l’architecture distribuée… Pilotages Directs. Passerelle de Communication Sécurisée. Boîtier de Servitude Intelligent. Boîtier de Multimédia et Services. ISU2. BMS3. PCS1. CAN HS. PCS/BSI+Diag. Hid speed. Inter-Systèmes. Low speed CAR. 1. Low speed CAR. 2. Calculateur. Sous-bus LIN. Multimedia. AMIC-C. Calculateur. FSU. By-wire. TTP, Flexray,…
LES EVOLUTIONS FUTURES. …à l’architecture hiérarchisée. UCE Supervision. Habitacle. UCE Supervision. GMP Chassis. Espion. mise au point. 1. CONSTRUCTEURS. Bus haut débit. 2. UCE Télématique. UCE Moteur. UCE BV(A) Bus bas débit. EQUIPEMENTIERS. 3. ABS. DAV. Combiné, mémo siège, climatisation, Papillon motirisé, injecteurs.
Les réseaux. Sûreté de fonctionnement. X by WIRE. TTP. Flexray. SI Bus. Redondés. BUS. VAN 4.0. MOST. USB. D2B. MULTIMEDIA. CAN L.S. CAN H.S. Simples. Flux d’information. Les protocoles de communication.
LES EVOLUTIONS FUTURES. Diminuer le nombre de fils. Diminuer le nombre de points de connections. Diminuer les coûts. Augmenter la part du multiplexage. Réduction du nombre de fils: Peugeot Peugeot % SMART CONNECTORS. COURANT PORTEUR.
Le logiciel Augmentation de la taille du code. A340 = Taille mémoire. A330 = 12 Mo. MULTIMEDIA. 10Mo. A320 = 5 Mo. 607 Peugeot = 2 Mo. 1Mo. Airbus. Automobile. 100Ko. A300 = 23 Ko. 10Ko. 1Ko. CX Citroën = 1,1 Ko
Standardisation de la structure d’accueil logiciel et développement de composants logiciel : Pour réduire les temps de conception et de validation. - réutilisation au maximum des briques logiciel. Pour permettre une différenciation et un typage simple des véhicules. - par configuration logiciel des paramètres. - par la combinaison de composants logiciel.
fabriquent le produit automobile et l ’outil de production de masse. Les équipementiers (ou « fournisseurs ») Conçoivent, fabriquent et livrent des systèmes complexes. sont partenaires et de taille comparable aux constructeurs. ont un savoir faire dans leur domaine de compétence. Les sous traitants. livrent des pièces élémentaires. Les fondeurs de Silicium. dits « fournisseurs de second rang » Émergence des fournisseurs de logiciel. sous la forme de prestation de service. mais aussi sous la forme de développeur de logiciel. Sans oublier les fournisseurs de méthode et d’outils. Pour spécifier, modéliser, tester. Constructeur : outil de prod de masse de pièces (toles, moteur ..) FNR : outil de prod de masse de pièces électroniques. Fondeurs : incluent une offre log de base.
FONDEUR de silicium. EQUIPEMENTIER DE RANG 2. Devellopement industrialisation et. Production du hard. FOURNISSEUR DE LA CHAINE D ‘OUTILS. EQUIPEMENTIER DE RANG 1. INTEGRATION DE COMPOSANTS + SOFT. CONSTRUCTEUR. INTEGRATION DE FONCTIONS + SOFT.
L’électronique devient visible et incontournable. Avec l’électronique, le logiciel est présent dans l’automobile . Une évolution des architectures et des réseaux est en court mais des mutations plus profondes sont à venir. L’optimisation doit être conduite au niveau fonctionnel véhicule et être déclinée sur les composants, les architectures électriques, électroniques et la gestion de l’énergie. Les contraintes de compatibilité et sûreté de fonctionnement orienteront les choix futurs.
Constructeurs, équipementiers, fabricants de composants, fournisseurs de logiciels , fournisseur d’outils et fondeurs. Dans les 10 prochaines années nous assisterons à: Une augmentation des fonctions électroniques et une meilleure gestion de l’énergie. La poursuite de la diminution du nombre de fils par l’extension du multiplexage ( smart connector, … ). La miniaturisation et l’hybridation des composants (calculateurs, capteurs, actionneurs). Au développement de structures d’accueil logiciel standard. A la standardisation des réseaux.
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