I. Développement des technologies de l'information et de la communication dans le secteur automobile

Traditionnellement, les automobiles étaient des systèmes mécaniques. Avec le développement et l'application continue des technologies de l'information, de plus en plus de technologies électroniques et informatiques ont été utilisées dans les automobiles. Presque tous les assemblages et systèmes sont devenus des systèmes mécatroniques-informatiques intégrés, et de plus en plus de fonctions et de dispositifs basés sur les technologies de l'information sont apparus. Les systèmes d'information embarqués et les technologies de l'information sont parmi les éléments les plus importants des nouvelles technologies automobiles. Presque tous les points de croissance des nouvelles technologies dans les automobiles sont liés à la technologie électronique et à la technologie de l'information. Le nombre croissant de systèmes électroniques et d'information embarqués a donné naissance à la technologie de communication en réseau embarquée. Le développement de l'internet des objets basé sur l'internet conduira inévitablement à la mise en réseau des véhicules qui réalise l'interconnexion entre véhicule à véhicule, véhicule à route, véhicule à personne et véhicule à centre de service, faisant d'une automobile un réseau mobile faisant partie de l'internet mondial, comme le montre la figure 1-1. Avec le développement de l'intelligence automobile et l'amélioration du contrôle intelligent et des capacités de perception intelligente, la capacité de fonctionnement autonome des automobiles continuera de s'améliorer.

1. Développement de la technologie des réseaux embarqués

Avec le développement continu de la technologie électronique automobile, le nombre de dispositifs électroniques dans les automobiles augmente rapidement. Avec la baisse des prix des composants électroniques, la technologie électronique s'étend très rapidement aux véhicules bas de gamme. Aujourd'hui, presque chaque assemblage dans une automobile est un dispositif mécanique, électronique et d'information intégré. Dans les systèmes, le rôle joué par les composants électroniques et informatiques devient de plus en plus important, à tel point que certains pensent que les automobiles sont en train de passer de systèmes mécaniques dotés d'un grand nombre de technologies et de dispositifs électroniques à des systèmes d'information électroniques soutenus par certains dispositifs mécaniques. L'augmentation continue des dispositifs d'information électroniques dans les véhicules a entraîné une expansion rapide des circuits électroniques reliant ces dispositifs. Par conséquent, la réalisation efficace de l'interconnexion de ces dispositifs dans le contexte de l'augmentation continue des dispositifs électroniques est devenue un problème qui doit être résolu. L'utilisation de la méthode traditionnelle de connexion parallèle point à point ne permet évidemment pas d'échapper à cette situation difficile, et les structures de réseau basées sur la transmission d'informations en série sont devenues un choix inévitable.D'autre part, avec l'approfondissement de l'électronisation de l'automobile, la technologie de contrôle par fil (CBW) basée sur la communication en réseau sera largement utilisée dans les automobiles, ce qui constitue une autre raison de la demande de technologie de réseau. La commande par fil consiste à utiliser la transmission électronique d'informations pour remplacer les pièces de transmission précédemment reliées par des systèmes mécaniques, hydrauliques ou pneumatiques, tels que les tiges de changement de vitesse, les câbles d'accélérateur, les mécanismes de transmission du mécanisme de direction, les systèmes de circuit d'huile de frein, etc. La technologie de commande par fil implique non seulement des changements dans ces méthodes de connexion, mais aussi des changements dans les mécanismes et les méthodes de commande, ainsi que des changements dans les actionneurs (électrification). L'application généralisée de la technologie de commande par fil créera une structure automobile entièrement nouvelle. La figure 1-2 illustre le principe de base du processus de commande filaire. Les intentions de commande sont converties en signaux électriques par l'interface homme-machine et transmises aux actionneurs, qui contrôlent les dispositifs fonctionnels ; les capteurs perçoivent l'état des dispositifs fonctionnels et transmettent des signaux électriques à l'interface homme-machine, fournissant un retour d'information au conducteur. Les systèmes de commande à fil doivent transmettre de grandes quantités d'informations entre les interfaces homme-machine, les actionneurs et les mécanismes de détection, ainsi qu'avec d'autres systèmes. La technologie des réseaux basée sur la communication en série est la meilleure structure pour mettre en œuvre cette fonction de communication. La technologie de commande par fil nécessite des réseaux offrant de bonnes performances en temps réel et une grande fiabilité, et certaines parties de la commande par fil nécessitent une "mise en œuvre de fonction" redondante pour garantir que les fonctions de base du dispositif (assemblage) peuvent encore être réalisées en cas de défaillance (Fail-Operational). À l'instar des systèmes actuels de freinage antiblocage (ABS) et de direction assistée, les fonctions de base de freinage et de direction sont maintenues en cas de défaillance des circuits. Pour cela, les réseaux utilisés pour le contrôle des fils doivent avoir des vitesses de transmission de données élevées, de bonnes caractéristiques temporelles (le moment où les événements de communication se produisent est déterministe), une grande fiabilité et la technologie redondante nécessaire, qui sont également des caractéristiques des réseaux automobiles.La raison la plus fondamentale de l'utilisation de réseaux dans les automobiles est la demande sociale de réseaux informatiques et l'interconnexion de divers éléments basés sur ces réseaux. La tendance au développement de véhicules intelligents interconnectés dans le cadre du système de transport intelligent fera inévitablement des automobiles des points d'extrémité ou des réseaux mobiles sur l'internet. Dans les systèmes de transport intelligents, une automobile devrait avoir la fonction de recevoir et de fournir des informations pertinentes, telles que la réception de signaux de positionnement, la fourniture de services d'information géographique, la réception d'informations de gestion, l'envoi d'informations sur l'état du véhicule et la formulation de demandes de services de sécurité. Avec l'évolution des systèmes de transport intelligents vers l'intégration cyber-physique, les fonctions telles que l'accès à distance aux véhicules, le contrôle à distance, la combinaison de la multi-information obtenue par les réseaux avec le contrôle du véhicule, et le fonctionnement intelligent autonome continueront également à s'améliorer. Pour répondre aux exigences de ces fonctions, il est nécessaire de disposer de solides capacités de communication, de calcul et de partage des données, qui sont également les fonctions les plus fondamentales des réseaux informatiques. La communication basée sur les réseaux informatiques et les nouvelles technologies et applications basées sur ces capacités sont devenues l'une des technologies clés les plus importantes pour les véhicules et se développent rapidement, changeant les "gènes" des automobiles.Actuellement, dans les véhicules, la partie service d'information partage souvent un réseau avec le système média embarqué, à savoir le réseau média et information, tandis que la partie contrôle dispose d'un réseau relativement indépendant. Avec l'intégration cyber-physique, la division du travail dans les réseaux embarqués est continuellement brisée et réorganisée, et les réseaux porteurs pour le flux d'information et le flux de contrôle peuvent être intégrés.Les premiers réseaux embarqués n'ont pas développé leurs propres normes de réseau universelles, mais ont adopté certaines normes conventionnelles existantes, telles que UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter). Les constructeurs automobiles ont également suivi le modèle de développement traditionnel de la technologie automobile, en développant des systèmes de réseau basés sur les besoins et leurs propres fondations, avec peu de coopération externe et peu d'ouverture. Les systèmes de réseaux automobiles et les unités de contrôle et d'information appliquant des réseaux ont souvent des sources multiples et différentes, avec des spécifications différentes selon les régions ou les fabricants. Cependant, la technologie des réseaux elle-même présente des caractéristiques qui dépendent des normes. Pour réduire les coûts d'installation et améliorer la commodité de la conception et de la maintenance, il est inévitable d'exiger des réseaux embarqués qu'ils élaborent et adoptent des normes industrielles et coopèrent étroitement avec les industries de l'information et de l'électronique pour former une structure ouverte. À mesure que la confiance dans la coopération s'accroît et que les avantages générés par la coopération augmentent, cette tendance à adopter des normes ouvertes par le biais de la coopération au sein de l'industrie automobile et avec les entreprises de composants électroniques et de technologies de l'information devient de plus en plus évidente. Les produits connectés aux réseaux dans les automobiles, tels que les capteurs, les actionneurs et les unités de contrôle, peuvent provenir de fabricants de nombreuses industries différentes. Cette normalisation est bénéfique pour l'intégration de produits provenant de différents fabricants de composants ou d'appareils, ainsi que pour l'opérabilité de la conception, de l'assemblage et de la maintenance. Grâce à des normes unifiées, les interfaces peuvent être réservées à des dispositifs qui n'existent pas encore ou à des dispositifs remplaçables en cours de conception, notamment les interfaces logicielles automobiles (le niveau actuel du matériel des systèmes intégrés dans les automobiles est suffisant pour supporter des logiciels relativement indépendants, qui devraient être considérés comme un composant ou un ensemble dans les automobiles). Cette normalisation a donné naissance à ce que l'on appelle l'architecture ouverte, c'est-à-dire certaines normes techniques et la reconnaissance et le respect de ces normes.Les réseaux embarqués ont réellement commencé à être appliqués dans les véhicules à partir des années 1980. Dans les années 1990, les réseaux de carrosserie et les réseaux de contrôle reliant certaines unités de contrôle électronique, y compris les systèmes de diagnostic de pannes, ont commencé à être largement utilisés dans différents modèles de véhicules. Les normes les plus répandues et les plus riches en technologies et en composants sont CAN (Controller Area Network) et SAE J1850. Dans les années 1990, les réseaux de médias embarqués, les réseaux de systèmes de commande par câble et les réseaux de systèmes de transport intelligents en étaient encore à leurs débuts, les protocoles de réseau, les technologies logicielles et matérielles de soutien et les composants étant pour la plupart à l'état d'essais de production. Certaines grandes entreprises automobiles ont fait des choix différents pour les normes de protocole de réseau pour des raisons techniques et des considérations d'intérêt collectif. Il existe principalement deux choix de protocoles de réseau pour les systèmes de commande filaire : l'un est TTP/C (Time Triggered Protocol, SAE Class C, c'est-à-dire un protocole à déclenchement temporel qui répond aux réseaux SAE Class C), actuellement Audi, Volkswagen, Honeywell et Delphi ont tendance à choisir ce protocole comme norme de protocole pour les réseaux de commande filaire ; l'autre est FlexRay, qui est un protocole qui prend en charge les méthodes d'accès à déclenchement temporel et à déclenchement événementiel. Actuellement, BMW, Motorola, Philips Semiconductor, Bosch et GM tendent à choisir ce protocole comme norme de protocole pour les réseaux de contrôle filaire. Pour compenser les défauts des méthodes d'accès déclenchées par un événement CAN dans les applications de contrôle en temps réel, Bosch a également lancé TTCAN, un protocole CAN qui prend en charge les méthodes d'accès déclenchées par le temps. Pour les réseaux média dédiés à l'intérieur des véhicules, les normes MOST (Media Oriented System Transport) ont été utilisées dans certains véhicules haut de gamme.Avec l'augmentation constante des dispositifs de contrôle électronique et d'information embarqués et des demandes de services d'information, la demande d'installations de réseaux embarqués de meilleure qualité, plus rapides et plus fiables ne cesse également de croître. En particulier avec l'application des informations multimédias, des cartes électroniques, des informations du réseau Internet, etc. dans les automobiles, les réseaux de bus peuvent difficilement répondre aux exigences de largeur de bande et de format de transmission des informations. Dans ce contexte, les technologies de réseau embarqué qui prennent en charge le multimédia et la transmission de données à haut débit ont commencé à émerger, avec Ethernet automobile étant un représentant typique.L'Ethernet automobile hérite des avantages de la vitesse de transmission rapide et de la forte évolutivité de l'Ethernet et a fait l'objet d'une grande attention depuis son introduction. Le nombre de membres de l'"OPEN (One-Pair Ether-Net) Alliance SIG", un groupe qui promeut la formulation et la popularisation des normes Ethernet pour l'automobile, augmente rapidement.La croissance rapide d'OPEN Alliance SIG s'explique par la tendance croissante de l'industrie automobile à utiliser l'Ethernet dans les véhicules. L'Ethernet a commencé à être utilisé dans la pratique pour le diagnostic embarqué (OBD) des véhicules vers 2008. À l'avenir, tout en améliorant les performances en temps réel, en garantissant la sécurité en cas de défaillance, en réduisant les coûts et en améliorant les vitesses de transmission des données, il élargira encore son champ d'application. Le champ d'application d'Ethernet peut s'étendre aux réseaux dorsaux qui connectent les passerelles de divers systèmes tels que les équipements audiovisuels embarqués, les systèmes de transmission d'images (informations), les systèmes de carrosserie, les systèmes de contrôle, les systèmes de sécurité et les systèmes d'information. Actuellement, certaines normes de réseau automobile basées sur Ethernet ont vu le jour et sont continuellement améliorées et déployées, notamment AVB (Audio Video Bridging) pour l'information et les médias et les systèmes TTE avec de bonnes caractéristiques de temps réel.L'application des réseaux embarqués implique non seulement des connexions matérielles entre divers dispositifs électroniques dans les automobiles, mais aussi des logiciels liés au réseau qui doivent inévitablement faire partie du logiciel de chaque unité de contrôle. Les systèmes logiciels automobiles deviendront bientôt une partie relativement indépendante, et leur relation avec les automobiles (les systèmes électroniques qui s'y trouvent) évoluera progressivement vers la même relation que les systèmes logiciels et matériels informatiques actuels. Les systèmes d'application embarqués pourront appeler directement des programmes de service de fonction réseau et d'autres logiciels de fonction de service général (ou microprogrammes) dans les systèmes d'exploitation embarqués. La conception des logiciels automobiles sera aussi importante que la conception du moteur, du châssis ou de la carrosserie.Bien que la technologie des réseaux embarqués ait été largement appliquée, il reste encore beaucoup à faire pour répondre à d'autres exigences. Actuellement, aucun système de réseau ne répond aux exigences de faible coût, de performance très fiable, de capacité de tolérance aux pannes, de bonnes caractéristiques temporelles (y compris la performance en temps réel et le temps de réponse aux événements déterministes) et de bonne évolutivité. En raison de la grande diversité des niveaux et des objectifs des applications de réseaux embarqués, les exigences en matière de performances des réseaux varient considérablement d'un niveau à l'autre ou d'un objectif à l'autre. Les automobiles elles-mêmes sont très sensibles au prix. Si des systèmes de réseau à haute performance sont utilisés pour couvrir des applications de bas niveau, le coût est inacceptable. Par conséquent, les automobiles auront plusieurs normes de réseau à différents niveaux. Cela signifie que les réseaux automobiles seront une structure de réseau interconnectée à plusieurs niveaux.

2. Développement de la technologie de l'information embarquée

Les systèmes d'infodivertissement embarqués sont des systèmes logiciels et matériels basés sur des technologies informatiques, de positionnement par satellite, de communication en réseau, d'électronique et de contrôle qui fournissent des fonctions et des services de sécurité, de protection de l'environnement, de confort et de divertissement pour les automobiles. Ils sont devenus des composants des automobiles modernes et jouent un rôle de plus en plus important dans l'ingénierie et les applications automobiles.Les systèmes d'information embarqués peuvent être divisés en quatre niveaux, du plus élevé au plus bas : la couche client, la couche service, la couche communication et la couche embarquée. Actuellement, la technologie de l'information électronique dans les véhicules est principalement utilisée pour les systèmes de sécurité des véhicules, les systèmes de réseau, de communication et de navigation, les systèmes multimédias mobiles et les systèmes d'interaction homme-machine.(1) Systèmes de sécurité des véhiculesEn appliquant la technologie de l'information électronique, les véhicules atteignent un niveau d'intelligence élevé, ce qui améliore considérablement la sécurité des systèmes homme-machine, évite les accidents et réduit la gravité des blessures.

1. Système de régulation adaptative de la vitesse : Le régulateur de vitesse adaptatif contrôle le véhicule et, après avoir réglé la vitesse de circulation souhaitée, utilise un radar, un sonar ou des faisceaux laser pour balayer la route. Si nécessaire, le régulateur de vitesse adaptatif réduit automatiquement l'ouverture du papillon des gaz, rétrograde, voire freine pour maintenir une distance de sécurité. Le modèle Mercedes-Benz Classe S 2000 a été le premier véhicule au monde à être équipé d'un régulateur de vitesse adaptatif, et d'autres entreprises ont depuis lancé leurs propres systèmes de régulation de vitesse adaptative.

2. Système d'alerte de collision et système de notification de collision : Son principe de fonctionnement est similaire à celui du régulateur de vitesse adaptatif : il utilise un radar, un sonar et des faisceaux laser pour détecter les obstacles potentiels. En cas de risque de collision, il émet des signaux d'avertissement et prend des mesures de freinage automatique. Lorsqu'ils sont utilisés en combinaison avec des récepteurs GPS, les systèmes de notification d'accident peuvent également fournir des informations précises sur la localisation du véhicule aux organismes de secours.

3. Système de sécurité intégré : Ce système comprend 50 technologies, notamment des équipements électroniques, des microcontrôleurs, des capteurs et d'autres technologies et produits qui ont été ou seront lancés. S'appuyant sur une technologie électronique avancée et une expertise en matière d'intégration, ce système se concentre sur tous les aspects de la conduite, tels que les rideaux gonflables de sécurité, les dispositifs de prétension et de surtension des ceintures de sécurité, les colonnes de direction adaptatives à absorption d'énergie et les protections actives des genoux, mobilisant tous les facteurs de sécurité sur le véhicule afin de fournir une protection complète et intégrale aux occupants du véhicule.

4. Système de récupération des véhicules volés : Cette technologie fournit une méthode antivol basée sur le repérage automatique des véhicules. Certains systèmes de récupération de véhicules volés nécessitent l'autorisation du propriétaire du véhicule pour démarrer l'émetteur pour le suivi automatique du véhicule, tandis que d'autres systèmes démarrent automatiquement l'émetteur pour le suivi du véhicule lorsque le véhicule fait l'objet d'une intrusion ou qu'il est conduit sans autorisation.

(2) Systèmes de réseau, de communication et de navigation

1. Systèmes de réseau et de communication : Ce système permet aux conducteurs de recevoir des nouvelles du réseau, des courriels et d'autres informations par l'intermédiaire d'ordinateurs portables et de téléphones sans fil, sans quitter la route des yeux ni le volant des mains, et transmet ces informations aux conducteurs par commande vocale. Il suffit d'appuyer sur le bouton situé sur le volant pour l'activer. Cette communication en réseau à l'intérieur du véhicule peut être réalisée par deux méthodes : l'une consiste à lire le texte des courriels sur des écrans numériques, l'autre à convertir les fichiers texte en fichiers vocaux et à lire le contenu des courriels en voix électronique. Les réponses aux courriels peuvent être envoyées sous forme de fichiers audio ou converties en fichiers texte par des systèmes de reconnaissance vocale avant d'être envoyées.

2. Système de navigation électronique : La fonction de navigation GPS du système de navigation embarqué est exceptionnelle et peut aider les conducteurs à atteindre leur destination rapidement et en temps voulu dans le réseau routier urbain complexe. Grâce à des menus guidés multicouches, les cibles peuvent être sélectionnées de manière pratique par région, ville et classification des fonctions de l'installation. Le système de navigation calcule immédiatement l'itinéraire le plus court et l'affiche sous forme de lignes sur des cartes électroniques bidimensionnelles ou tridimensionnelles. Une fois la voiture démarrée, le symbole représentant la position en temps réel de la voiture se déplace automatiquement le long de l'itinéraire défini. En cas d'embouteillage ou de situation imprévue nécessitant une modification de l'itinéraire, le système de navigation par satellite se réinitialise automatiquement et définit automatiquement un nouvel itinéraire en quelques secondes, rétablissant ainsi la fonction de navigation.

3. Système de consultation des informations routières en temps réel : Le système de consultation des informations routières en temps réel est un dispositif de navigation automobile adapté aux personnes qui connaissent bien les itinéraires routiers. Il existe différentes méthodes de transmission des informations routières en temps réel. Le système RDS, qui repose sur l'écoute d'informations routières en temps réel par le biais de systèmes audio, existe depuis longtemps. Aujourd'hui, des entreprises ont lancé des services de suivi des informations routières en temps réel sur l'internet, qui peuvent être consultés à l'aide d'ordinateurs avant de quitter le bureau ou la maison. Le système de consultation du trafic en temps réel le plus avancé, actuellement en cours de développement, est celui dans lequel le système de navigation embarqué envoie des informations numériques sur le pouls, qui sont soit affichées sur des cartes régionales, soit utilisées pour calculer d'autres itinéraires possibles.

(3) Systèmes multimédias mobilesLa technologie multimédia mobile est principalement utilisée pour développer des systèmes de divertissement aux places arrière. Cette technologie audiovisuelle pour sièges arrière comprend des écrans couleur, des appareils de jeu, des lecteurs de DVD, des blocs d'alimentation, des lecteurs de CD, des magnétoscopes et des lecteurs. La technologie multimédia mobile se reflète également dans les produits sans fil intelligents, les équipements de communication à distance et les produits de traitement de l'information, notamment en fournissant des systèmes de reconnaissance vocale prenant en charge plusieurs langues, permettant aux conducteurs de contrôler les systèmes d'information/de divertissement intelligents sans opération manuelle, libérant ainsi les mains pour contrôler le volant. Elle peut également intégrer des fonctions Internet dans les véhicules, ce qui permet de naviguer sur le web, d'envoyer et de recevoir des courriels et d'effectuer des transactions boursières dans la voiture. En même temps, grâce aux méthodes "plug and play", les consommateurs d'automobiles peuvent mettre à jour leurs produits multimédias de manière pratique et rapide et profiter de nouveaux services plus riches.(4) Systèmes d'interaction homme-machineLe système d'interaction homme-machine le plus classique dans les véhicules est constitué par les instruments automobiles et les systèmes de contrôle des différents dispositifs embarqués. Avec l'amélioration continue de l'informatisation des véhicules, les informations obtenues par les conducteurs et les moyens d'obtenir des informations ont considérablement changé. Les groupes d'instruments basés sur diverses nouvelles technologies d'affichage numérique et de nouvelles méthodes de diffusion de l'information ne cessent d'apparaître dans les véhicules, et les méthodes de contrôle ont évolué, passant de divers boutons de commutation à des écrans tactiles, à la voix et à d'autres méthodes.Le développement et la supériorité des futures technologies de l'information embarquées se reflètent non seulement dans les fonctions embarquées et les technologies logicielles et matérielles embarquées, mais aussi dans la création d'expériences entièrement nouvelles pour l'utilisateur. Les automobiles deviendront des appareils mobiles riches en fonctions d'information diverses et constituent un autre domaine offrant de vastes perspectives d'application pour les technologies de l'information. Le niveau de développement des technologies de l'information et l'état de leurs applications dans l'industrie automobile déterminent la position dans la future concurrence mondiale de l'industrie automobile. Les technologies de l'information embarquées deviendront un indicateur important du niveau général de la technologie automobile et constitueront également le fondement de la technologie automobile intelligente.

II. Introduction à l'In-Réseau de véhiculess

La Society of Automotive Engineers (SAE) classe les systèmes de réseaux embarqués de faible à haute performance en réseaux de classe A, de classe B et de classe C. Avec l'application des systèmes de navigation, multimédia et de sécurité dans les automobiles, des exigences plus élevées en matière de fiabilité du réseau et de largeur de bande ont été proposées. Conformément à la méthode de classification de la SAE, les réseaux de classe D et de classe E ont été ajoutés, comme le montre le tableau 1-1.Tableau 1-1 Classification des réseaux embarqués

1. Les réseaux de classe A sont principalement utilisés dans des situations nécessitant des prix bas, une faible vitesse de transmission des données, des performances en temps réel et des exigences de fiabilité, comme les systèmes de réseaux de portes, de fenêtres et de coffres dans les systèmes de carrosserie. Les réseaux de classe A sont également utilisés comme bus de connexion locale de niveau inférieur pour certaines applications au niveau des capteurs et des actionneurs.

2. Les réseaux de classe B sont utilisés pour les systèmes dont les exigences en matière de vitesse de transmission des données sont plus élevées, notamment certains systèmes de contrôle de la carrosserie, les tableaux de bord, les systèmes de contrôle en temps réel de bas niveau et les systèmes de diagnostic des pannes (OBD).

3. Les réseaux de classe C sont principalement utilisés pour les systèmes présentant des exigences élevées en matière de fiabilité et de temps réel, tels que les systèmes de contrôle en temps réel de haut niveau pour les moteurs et les groupes motopropulseurs, ainsi que les systèmes de contrôle des fils.

4. Les réseaux de classe D sont principalement orientés vers les domaines du multimédia et des systèmes de navigation. Actuellement, les principaux protocoles pour les réseaux de classe D sont IDB-1394, MOST et Automotive Ethernet AVB.

5. Les réseaux de classe E sont principalement appliqués aux systèmes de contrôle ayant des exigences plus élevées en matière de sécurité et de temps réel. Les réseaux les plus courants sont FlexRay et Automotive Ethernet TTE.

Le réseau local d'interconnexion (LIN) est un protocole de réseau automobile bas de gamme lancé conjointement en 1998 par les constructeurs automobiles Audi, BMW, DaimlerChrysler, Volvo et Volkswagen, le fabricant de composants Motorola et la société d'outils de développement VCT (Volcano Communications Technologies). La norme LIN définit non seulement des protocoles de communication, mais aussi des interfaces d'outils de développement et des interfaces logicielles d'application (API). Son objectif est de fournir des normes peu coûteuses pour les réseaux locaux au niveau des capteurs et des actionneurs. Le consortium LIN propose non seulement des normes de protocole, mais aussi des outils de développement et des normes d'API, ce qui facilite la tâche des concepteurs d'automobiles et constitue un modèle pour les futurs travaux de normalisation des réseaux automobiles. Les normes de protocole LIN sont basées sur l'interface de communication série (SCI), avec des couches physiques adaptées à la norme ISO 9141 sur le diagnostic des pannes automobiles, répondant aux exigences de compatibilité électromagnétique (EMC) et de décharge électrostatique (ESD) dans l'environnement des véhicules. Les pièces qui utilisent traditionnellement les réseaux de bus LIN sont de plus en plus souvent remplacées par des réseaux CAN à faible vitesse.La norme CAN proposée par Bosch a d'abord été largement adoptée dans les automobiles européennes. Par la suite, les constructeurs automobiles des États-Unis et du Japon l'ont également utilisée comme réseau embarqué de classe B ou de classe C. CAN est l'une des normes de réseau automobile les plus utilisées et est également adoptée par de nombreuses autres industries.MOST et Ethernet automobile AVB sont des normes orientées vers les connexions de systèmes multimédias embarqués. En raison de la grande quantité de données transmises par les informations multimédia audio et vidéo, des vitesses de transmission plus élevées (bande passante) sont nécessaires par rapport aux réseaux de contrôle dans les véhicules. Généralement, la fibre optique ou les câbles coaxiaux sont nécessaires comme support de la couche physique, et les paires torsadées sont également largement utilisées compte tenu des facteurs de coût.Les normes FlexRay et Automotive Ethernet TTE fournissent des normes de réseau embarqué à déclenchement temporel, qui conviennent mieux aux systèmes de commande filaire embarqués en termes de performance et de sécurité en temps réel.La technologie de communication locale sans fil trouve certaines applications dans les systèmes de contrôle de la carrosserie automobile ou les systèmes multimédia, tels que les dispositifs embarqués basés sur la technologie Bluetooth.L'Ethernet automobile conserve les caractéristiques de vitesse de transmission rapide et de forte évolutivité de l'Ethernet. À l'avenir, les vitesses de transmission des signaux Ethernet automobiles pourront atteindre 1 Gbit/s. En termes d'évolutivité, la prise en charge du protocole TCP/IP, couramment utilisé par les appareils de communication et les produits de consommation, permet d'établir des connexions avec des appareils de réseau externes et des services de réseau, ce qui est très pratique pour les fonctions de communication et d'application. Comme les protocoles continuent à s'améliorer dans les applications automobiles, ils seront de plus en plus utilisés dans les systèmes de contrôle et d'information embarqués.En raison de la diversité des types de véhicules et du développement continu de la technologie des réseaux embarqués, il existe de nombreuses normes pour les systèmes de réseaux appliqués aux véhicules. Si l'on inclut les avions, les bateaux, les machines agricoles et d'autres outils se déplaçant et transportant de manière indépendante et présentant certaines caractéristiques communes avec les automobiles (déplacement sur de longues distances, indépendance relative, sources d'énergie autonomes), il n'existe pas moins de douzaines de normes de réseau. Nombre de ces réseaux sont appliqués dans différents domaines. Par exemple, CAN est utilisé dans les automobiles, les véhicules tout-terrain, les avions et d'autres domaines. Le tableau 1-2 présente quelques normes de systèmes de réseaux appliquées aux systèmes de type véhicule.

III. Caractéristiques des réseaux et des systèmes d'information embarqués

Les automobiles exigent sécurité, facilité d'utilisation, simplicité de fonctionnement, fiabilité des performances et sont sensibles au prix. L'environnement d'application des automobiles peut être difficile, avec presque tous les environnements routiers, électromagnétiques et climatiques possibles. Sur la base de ces exigences d'utilisation des automobiles, les facteurs suivants doivent être pris en compte dans la conception des systèmes automobiles :

1. La plage de température requise est généralement comprise entre -40 et 125°C.

2. Effets de l'huile, de l'eau, du brouillard salin, de la poussière et d'éventuelles substances chimiques corrosives.

3. Effets des vibrations mécaniques, des chocs et des impacts.

4. Problèmes de compatibilité électromagnétique. Le système doit pouvoir résister aux interférences électromagnétiques externes et ne doit pas provoquer d'interférences électromagnétiques dans l'environnement (les champs électromagnétiques dans un environnement domestique sont de 3V-m-¹, les champs électromagnétiques dans un environnement industriel sont de 10V-m-¹, et les champs électromagnétiques dans un environnement automobile peuvent être supérieurs à 200V-m-¹).

5. Questions relatives à la protection de l'environnement. Les émissions pendant le fonctionnement (y compris le son, la lumière, l'électromagnétisme, l'huile et le gaz) doivent répondre aux exigences de protection de l'environnement, ainsi qu'aux questions relatives à l'élimination des composants et des véhicules lorsqu'ils sont mis au rebut.

6. Les défaillances et les mauvais fonctionnements possibles, tels que l'inversion de la connexion électrique, les extrémités de fils lâches, les courts-circuits/circuits ouverts, les frottements, etc.

7. Les mesures de protection ou les effets sur la sécurité en cas d'accident doivent être pleinement pris en compte.

8. Tout composant doit garantir une grande fiabilité avec une probabilité de défaillance suffisamment faible pendant la durée de vie requise.

9. Coûts de production de masse.

Les systèmes de réseaux embarqués doivent également tenir compte des facteurs suivants :

1. Caractéristiques électriques et mécaniques des têtes de connexion nœud-bus et nombre de têtes de connexion.

2. Méthodes d'évaluation et de test de performance pour les systèmes de réseau et les systèmes d'application.

3. Questions relatives à la tolérance aux pannes et à la récupération des pannes.

4. Caractéristiques temporelles des réseaux de contrôle en temps réel.

5. Sécurité des processus de production du câblage du réseau et des processus de maintenance de l'utilisation.

6. Ajout de nœuds de réseau et mises à jour logicielles/matérielles (évolutivité).

7. Protocoles de communication et sécurité de l'information.