Dans cet article de blog, nous examinerons comment les voitures — autrefois des dispositifs purement mécaniques — sont devenues électroniques et intelligentes grâce à l'intégration de systèmes embarqués et de logiciels, et comment elles évoluent vers des véhicules définis par logiciel à partir de 2026.
Les fonctions de base d'une voiture sont d'avancer lorsqu'on appuie sur l'accélérateur, de changer de direction lorsqu'on tourne le volant et de s'arrêter lorsqu'on freine. Autrefois, la plupart de ces fonctions étaient assurées par des dispositifs mécaniques : appuyer sur la pédale démarrait le moteur, tourner le volant changeait la direction des roues et freiner immobilisait les roues par friction. Aujourd'hui, les voitures évoluent et ne se limitent plus à de simples dispositifs mécaniques ; elles deviennent des machines combinant des systèmes électroniques et des logiciels complexes. Les voitures actuelles aident à maintenir une distance constante avec le véhicule qui précède, facilitent le stationnement et utilisent divers capteurs pour surveiller l'environnement et l'état du véhicule, fournissant ainsi des informations au conducteur ou contrôlant les mouvements de celui-ci. L'un des éléments clés qui rendent possibles ces fonctions est le système embarqué.
Un système embarqué désigne un système informatique conçu pour exécuter des fonctions limitées dans un but précis. Un ordinateur personnel classique peut réaliser diverses tâches grâce à l'installation de différents programmes. Par exemple, un logiciel de traitement de texte permet de créer des documents, tandis qu'un jeu vidéo permet de l'utiliser comme console de jeux. À l'inverse, l'ordinateur intégré à un système embarqué est dédié aux fonctions requises par un appareil ou un système spécifique. On pourrait penser que plus un ordinateur possède de fonctions, mieux c'est, mais prenons l'exemple d'un réfrigérateur. Bien que les réfrigérateurs modernes intègrent des ordinateurs, il est inutile d'y faire tourner un traitement de texte ou des jeux vidéo exigeants. En réduisant les fonctions superflues et en se concentrant sur l'essentiel, on minimise la taille et la consommation d'énergie de l'appareil, tout en lui permettant d'exécuter ses fonctions de manière fiable et efficace. Les composants électroniques, tels que les puces informatiques embarquées, constituent le matériel d'un système embarqué, tandis que les différents programmes qui s'y exécutent constituent le logiciel.
Alors pourquoi les voitures ont-elles commencé à être équipées d'ordinateurs ? Parce qu'elles intègrent un nombre croissant de dispositifs électroniques et que, parallèlement, des systèmes de contrôle plus sophistiqués et intelligents sont devenus indispensables. Contrairement aux ordinateurs personnels classiques, les ordinateurs embarqués nécessitent des systèmes spécialisés pour des fonctions spécifiques. En effet, les fonctions qu'une voiture doit remplir ne sont pas extensibles à l'infini comme celles d'un traitement de texte ou d'un jeu vidéo ; elles sont principalement axées sur la conduite, la sécurité et le confort. Dans une voiture, il est crucial de mesurer avec précision des informations telles que la vitesse, l'état du moteur, le niveau de la batterie et du carburant, ainsi que l'environnement, afin de piloter le véhicule en conséquence. Il est donc préférable d'utiliser des systèmes embarqués conçus spécifiquement pour l'usage et l'environnement d'une voiture plutôt que des ordinateurs classiques.
Les systèmes embarqués automobiles peuvent être classés en plusieurs domaines selon leurs fonctions : châssis, groupe motopropulseur, carrosserie et multimédia. Dans le domaine du châssis, les fonctions liées au mouvement du véhicule (freinage, direction, suspension, etc.) sont contrôlées à partir de diverses données, notamment la vitesse et la distance par rapport aux véhicules environnants. Dans le domaine du groupe motopropulseur, ces fonctions gèrent la production et la transmission de puissance, en tenant compte de ces informations ainsi que de l’état du moteur, de la transmission et de la batterie. Le domaine de la carrosserie gère les fonctions liées au confort et à la sécurité du conducteur et des passagers (sièges, tableau de bord, éclairage, portes, etc.), tandis que le domaine multimédia prend en charge la navigation, la télématique, l’audio et la vidéo, ainsi que diverses fonctions d’information et de communication embarquées. Aujourd’hui, les fonctions logicielles (systèmes d’aide à la conduite, automatisation de la conduite, réseaux du véhicule, connectivité, etc.) prennent une importance croissante.
Chacun de ces systèmes recueille les informations nécessaires auprès de capteurs et d'autres calculateurs électroniques (ECU), les traite et réagit en conséquence. Alors que les voitures d'autrefois s'apparentaient davantage à des machines se déplaçant en fonction des actions directes de l'utilisateur, les véhicules équipés de systèmes embarqués sont devenus des systèmes actifs capables d'exécuter des fonctions spécifiques selon l'état du véhicule et son environnement, même sans intervention directe de l'utilisateur. Bien sûr, il serait inexact de qualifier immédiatement ces véhicules de systèmes d'intelligence artificielle au même titre que l'intelligence humaine ; toutefois, ils présentent des caractéristiques distinctes des véhicules mécaniques d'antan : ils utilisent des capteurs et des ordinateurs pour analyser les situations et adapter leurs fonctions en conséquence.
Pour qu'une voiture fonctionne « intelligemment » de cette manière, le logiciel du système embarqué doit être implémenté de façon stable et sophistiquée. Le logiciel automobile n'est pas un simple programme ; il est structuré en plusieurs couches afin de contrôler le matériel, de permettre la communication entre les différents composants logiciels et d'exécuter les fonctions applicatives. Auparavant, on pouvait l'expliquer en termes de systèmes d'exploitation embarqués, d'intergiciels embarqués et de logiciels d'application embarqués. Le système d'exploitation fournit un environnement d'exécution de base permettant aux applications de s'exécuter sur le matériel ; l'intergiciel masque les différences entre les applications, le système d'exploitation et le matériel ou fournit les services nécessaires ; et le logiciel d'application exécute les fonctions requises dans le véhicule. AUTOSAR, l'une des principales normes logicielles automobiles actuelles, a également évolué en divisant le logiciel en plusieurs couches et composants afin de réduire les dépendances entre le matériel et le logiciel d'application et d'améliorer la réutilisabilité et l'interopérabilité du logiciel.
Parmi ces éléments, le système d'exploitation embarqué et l'environnement d'exécution constituent un fondement essentiel au fonctionnement stable des logiciels automobiles. Un système d'exploitation peut être décrit comme un environnement d'exécution qui gère les ressources nécessaires au fonctionnement des programmes exécutés directement par l'utilisateur ou par divers logiciels de contrôle du véhicule. Ce concept est facile à comprendre si l'on imagine un terrain de sport. Si ce terrain est divisé en zones pour différentes activités – comme le basketball, le football et la course à pied – et aménagé de manière à ce que plusieurs personnes puissent utiliser le temps et l'espace nécessaires tout en s'entraînant simultanément, chaque activité peut se dérouler efficacement sans interférer avec les autres. De même, un système d'exploitation classique gère plusieurs programmes afin qu'ils ne soient pas en conflit, utilisent efficacement les ressources système et fonctionnent de manière stable.
Les logiciels pour systèmes embarqués automobiles requièrent des caractéristiques différentes de celles des programmes exécutés sur des PC classiques. En particulier, lorsqu'un véhicule est en mouvement, il arrive fréquemment que des informations urgentes ou critiques doivent être traitées dans un délai imparti. Par conséquent, dans les systèmes automobiles, les caractéristiques d'un système d'exploitation temps réel (RTOS) – capable de traiter des tâches spécifiques dans un laps de temps limité – sont cruciales, et le système doit pouvoir gérer correctement les entrées provenant de divers capteurs et dispositifs de commande. En effet, si les informations relatives à la vitesse, à la direction, au freinage et à l'état du véhicule ne sont pas traitées au moment opportun, les conséquences peuvent aller au-delà de simples erreurs de programmation et impacter directement la sécurité du véhicule. AUTOSAR, la norme logicielle automobile, fournit une architecture logicielle qui prend en compte les performances en temps réel et la sécurité en fonction des fonctions et des exigences du véhicule ; la plateforme Classic, en particulier, est utilisée pour les systèmes embarqués soumis à des contraintes strictes de temps réel et de sécurité.
Tirant parti de ces caractéristiques, le développement de systèmes d'exploitation embarqués et de logiciels pour automobiles est devenu un domaine crucial qui influe directement sur les performances et la sécurité des véhicules. Si, par le passé, la compétitivité d'un véhicule reposait principalement sur ses performances mécaniques (moteur, transmission, carrosserie), les calculateurs électroniques, les logiciels, les réseaux embarqués, les capteurs et les plateformes informatiques sont désormais des facteurs de compétitivité essentiels. AUTOSAR, la norme de référence pour les logiciels automobiles, est développée depuis 2003 par des entreprises majeures des secteurs automobile et logiciel afin d'établir une norme ouverte pour les architectures électriques et électroniques (E/E) automobiles. Elle propose actuellement la plateforme classique, conçue pour répondre aux exigences de contrôle en temps réel et de sécurité des systèmes à microcontrôleur, ainsi que la plateforme adaptative pour des applications telles que les calculateurs de gestion moteur haute performance et la conduite autonome.
Avec l'adoption croissante des logiciels dans l'industrie automobile, le rôle de ces derniers a pris une importance considérable. Alors que l'architecture classique reposait autrefois sur plusieurs calculateurs (ECU) dédiés à des fonctions spécifiques et fonctionnant de manière relativement indépendante, les architectures électriques et électroniques automobiles évoluent désormais vers l'intégration de multiples fonctions et l'exploitation de ressources de calcul haute performance. Par conséquent, les logiciels automobiles ne se limitent plus à de simples programmes de contrôle liés à un matériel spécifique ; il devient crucial de disposer d'une structure permettant aux différents composants logiciels de communiquer entre eux et de gérer et d'étendre en continu les fonctions du véhicule. AUTOSAR développe également la plateforme adaptative pour calculateurs haute performance, en parallèle de la plateforme classique, et a récemment fait progresser les plateformes exécutables et les technologies associées pour prendre en charge les véhicules à gestion logicielle (SDV).
Tout comme Android de Google et iOS d'Apple se sont disputé le marché des smartphones, centré sur les systèmes d'exploitation, l'importance des logiciels et des plateformes d'exploitation croît également dans l'industrie automobile. Cependant, contrairement aux smartphones, les automobiles ne sont pas des produits composés uniquement de logiciels. Dans les véhicules, les logiciels doivent fonctionner de concert avec divers capteurs, actionneurs, calculateurs électroniques (ECU), réseaux embarqués et composants électriques et électroniques, et les exigences en matière de sécurité et de fiabilité sont extrêmement élevées. Par conséquent, la capacité à concevoir et à intégrer le matériel et le logiciel est cruciale dans l'industrie automobile. Le développement d'AUTOSAR – une interface standardisée qui réduit les dépendances entre les applications, le matériel et les calculateurs tout en améliorant la réutilisation des logiciels – répond directement à ces exigences.
Étant donné le développement conjoint des industries automobile et électronique/informatique sud-coréenne, le pays est fort susceptible d'acquérir un avantage concurrentiel significatif dans le domaine des systèmes embarqués automobiles. À mesure que les automobiles évoluent de simples machines vers des systèmes combinant dispositifs électroniques et logiciels, la convergence de diverses technologies – incluant non seulement la fabrication automobile, mais aussi les semi-conducteurs, les capteurs, les communications, les systèmes d'exploitation, les plateformes logicielles et l'intelligence artificielle – devient de plus en plus cruciale. En particulier, avec l'avènement des véhicules pilotés par logiciel, la capacité à implémenter et à gérer les fonctions du véhicule par ce biais devient un facteur déterminant de la compétitivité du secteur automobile. Par conséquent, si les constructeurs automobiles et les entreprises d'électronique et d'informatique sud-coréennes continuent de développer leurs compétences techniques dans les domaines des logiciels automobiles et des systèmes embarqués, elles seront en mesure de démontrer de nouveaux avantages concurrentiels sur le marché automobile mondial.
Alors qu'autrefois une voiture était une machine complexe actionnée principalement par un moteur et des pièces mécaniques, elle ressemble aujourd'hui davantage à un vaste système informatique où de nombreux capteurs, calculateurs, systèmes de communication, dispositifs de calcul et logiciels sont interconnectés et fonctionnent de concert. De fait, AUTOSAR travaille actuellement à la normalisation de divers aspects des logiciels automobiles, notamment la communication, les environnements d'exécution, le diagnostic, le support matériel, les mises à jour logicielles, la sécurité et le stockage. Parallèlement, la plateforme adaptative évolue pour répondre aux besoins de calculs haute performance, comme la conduite autonome.
En définitive, l'affirmation selon laquelle « la voiture est devenue un ordinateur » ne signifie pas simplement qu'un ordinateur a été installé dans le véhicule. Elle renvoie plutôt à l'idée que, à mesure que le rôle des logiciels – qui contrôlent les différentes fonctions du véhicule et traitent les informations – prend de l'importance, la voiture elle-même se transforme en un vaste système électronique et logiciel. Pour comprendre l'évolution future de l'automobile, il est nécessaire d'examiner non seulement les technologies mécaniques telles que les moteurs et les carrosseries, mais aussi des technologies comme les systèmes embarqués, les systèmes d'exploitation, les plateformes logicielles, les capteurs, les réseaux de véhicules et l'intelligence artificielle. Les voitures ne sont plus de simples machines transportant des personnes vers leurs destinations ; elles évoluent vers des systèmes de mobilité intelligents qui perçoivent leur environnement, traitent des données et mettent en œuvre diverses fonctions grâce aux logiciels.
