Tout sur les différentes applications de l'informatique embarquée

Considérée comme l’avenir des nouvelles technologies, l’informatique embarquée s’impose dans des domaines d’application de plus en plus nombreux et de plus en plus spécialisés. Freelance Informatique vous dit tout sur ses différents types d’exploitation, de la mobilité à la santé, en passant par la domotique et l’usine connectée.

Comment fonctionne l’informatique embarquée ?

Apparus dès le début des années 1970 avec l’essor des microprocesseurs, les systèmes embarqués se fondent sur des technologies et sur un matériel spécifiques.

Définition de l’informatique embarquée

L’informatique embarquée désigne l’intégration d’un ordinateur miniaturisé au sein d’un appareil destiné à accomplir une tâche. Le logiciel et le matériel utilisés sont ainsi spécialisés pour un usage précis.

Les systèmes embarqués sont en général conçus pour fonctionner sans interruption, dans des environnements parfois hostiles.

Le fonctionnement de l’informatique embarquée

Les systèmes embarqués fonctionnent en quatre étapes distinctes :

• Les composants matériels (microcontrôleurs, capteurs et modules électroniques) collectent et traitent les données ;
• Un logiciel (en général un firmware) orchestre l’exécution du code, la gestion de la mémoire, la communication réseau et le contrôle des dispositifs ; en d’autres termes, il sert d’interface entre les composants et les applications ;
• Les applications prennent la décision en fonction des informations reçues ;
• Enfin, les composants matériels reçoivent l’ordre par l’intermédiaire du logiciel et l’exécutent.

Du fait de sa miniaturisation, le système embarqué se distingue de l’informatique classique par de fortes contraintes en ressources. La mémoire et la puissance de traitement sont limitées, ce qui impose une grande rigueur dans la conception, le développement et le test de fonctionnement.

Comment est conçu un système informatique embarqué ?

La conception de systèmes embarqués s’apparente au développement d’applications traditionnel, mais inclut aussi souvent de l’ingénierie matérielle et de la compatibilité électromagnétique. Elle doit aussi composer avec quelques contraintes supplémentaires.

L’architecture doit ainsi être pensée et strictement définie en amont :

• Identification des besoins et des exigences du système embarqué ;
• Choix du matériel ;
• Choix et optimisation des logiciels.

Il convient également de veiller à réduire la consommation d’énergie du système embarqué et à adapter celui-ci aux normes du domaine d’application (santé, automobile, etc.).

Le contrôle de fonctionnement doit également être draconien pour vérifier la fiabilité du système. Il entraîne notamment des tests répétés, dont les tests de performance, qui garantissent la stabilité du comportement du système en situation réelle.

Conception d’un système embarqué en interne ou freelance ?

Les équipes de conception de systèmes embarqués associent des profils variés. Pour mettre au point des systèmes performants, vous devez ainsi réunir :

• Un chef de projet technique ;
• Un ingénieur électronique ;
• Un ingénieur logiciel embarqué ;
• Un ingénieur en temps réel ;
• Un ingénieur test et validation ;
• Des techniciens informatiques et électroniques.

Toutefois, il est aussi possible de faire appel à un ingénieur expert freelance et disposant d’une réelle maîtrise du domaine d’application. N’hésitez pas à consulter les plateformes freelances spécialisées dans l’informatique pour trouver l’ingénieur indépendant correspondant à vos besoins.

L’informatique embarquée : les applications dans les transports

Les véhicules modernes intègrent désormais plusieurs dizaines de systèmes embarqués spécialisés dans des tâches très diverses.

Automobile et aides à la conduite (ADAS)

Les voitures actuelles sont équipées de capteurs de distance, de caméras, de radar et de dispositifs ABS (Anti-lock Braking System). Tous ces matériels sont intégrés à l’informatique embarquée. Les systèmes ADAS utilisent des données en temps réel pour ajuster le comportement du véhicule.

Ces différentes fonctions nécessitent une architecture extrêmement fiable, une forte capacité de contrôle, un traitement accéléré et une maîtrise du logiciel embarqué.

Les ingénieurs automobile travaillent actuellement à un développement du réseau interne du véhicule et à la conception de voitures autonomes, partiellement ou entièrement gérées par les systèmes embarqués.

L’aéronautique et le ferroviaire

Dans l’aéronautique, chaque équipement dont la défaillance peut entraîner des conséquences graves (pilotage automatique, gestion des moteurs et systèmes de navigation) repose sur l’utilisation de l’informatique embarquée.

Les trains actuels s’appuient eux aussi sur des appareils embarqués pour la gestion du trafic, l’automatisation et la sécurité.

Électromobilité et véhicules connectés

Les véhicules électriques et connectés sont un terrain d’innovation pour les systèmes embarqués. La gestion de la batterie, le contrôle de la consommation d’énergie, la communication réseau avec les infrastructures et l’optimisation des cycles de charge reposent sur l’utilisation de logiciels embarqués spécialisés.

Les environnements IoT (Internet of Things) jouent ici un rôle central, une partie des données pouvant être traitée et analysée grâce à un travail dans le cloud.

La domotique, un ensemble de systèmes embarqués

L’habitat connecté est un exemple parfait d’une architecture de systèmes embarqués incluant appareils, logiciels, communication et automatisation.

Qu’est-ce qu’un logement intelligent ?

Un logement intelligent centralise plusieurs systèmes embarqués, chacun étant spécialisé dans un domaine propre :

• L’éclairage ;
• La température ;
• La consommation d’énergie ;
• La sécurité ;
• Les objets électroménagers.

Ces différents systèmes reposent sur une architecture légère et simple.

Capteurs, objets connectés et IoT domestiques

Par la domotique, l’informatique embarquée contrôle les objets domestiques qui lui sont connectés. L’objectif principal est à la fois de limiter la consommation d’énergie et d’améliorer le confort des utilisateurs.

Par exemple, de simples capteurs reconnaissent une présence humaine dans une pièce. Cette information est envoyée à l’unité centrale qui décide d’une hausse de la température et de l’éclairage. Cette décision est envoyée aux équipements connectés (luminaires et radiateurs) via le logiciel.

Les applications de l’informatique embarquée dans le secteur de la santé

Le domaine médical s’appuie de plus en plus sur les technologies embarquées pour améliorer la précision du diagnostic et la continuité du soin.

Appareils médicaux embarqués

Pompe à insuline, prothèse intelligente, respirateur, stimulateur cardiaque : les appareils médicaux sont de plus en plus nombreux à bénéficier des systèmes embarqués. Pour ces applications, la gestion de la mémoire, de la puissance, du traitement et des informations nécessite une fiabilité sans faille.

Les robots médicaux figurent parmi les dernières avancées des technologies embarquées.

Télésanté et surveillance à distance

Les dispositifs de télésurveillance utilisent des capteurs corporels qui analysent des données en temps réel pour transmettre des alertes au personnel de santé. Ce dernier peut ainsi ajuster un traitement. Le logiciel doit pouvoir fonctionner, même s’il est confronté à un réseau disposant d’une faible connectivité.

L’informatique embarquée dans l’usine

L’industrie exploite aujourd’hui massivement ces systèmes afin d’accroître la précision des procédés et de faciliter l’automatisation.

L’automatisation industrielle et la robotique

La robotique industrielle s’appuie sur des contrôleurs embarqués, capables d’exécuter des tâches répétitives avec précision. Les capteurs servent alors à assurer le contrôle des mouvements et à les ajuster en temps réel.

Une maîtrise poussée du développement d’applications pour systèmes embarqués, des tests et de la calibration du matériel est nécessaire. Les équipes de monitoring informatique et les consultants QA (Quality Assurance) ont ici un rôle central à jouer.

L’industrie 4.0

L’industrie 4.0 connecte machines de production, capteurs et plateformes analytiques. Grâce à cette interconnexion, les informations circulent en continu pour optimiser les chaînes de production et mettre en œuvre la maintenance prédictive.

Le système global fait appel à une infrastructure big data pour l’analyse et à des logiciels embarqués pour assurer le traitement local.

D’autres applications pour les systèmes embarqués

De la défense à l’agriculture, bien d’autres exemples d’applications des systèmes embarqués illustrent leur omniprésence dans le monde moderne.

La défense

Dans le domaine de la défense, l’informatique embarquée équipe des véhicules blindés, des systèmes de surveillance et des drones. Sa place devient ainsi de plus en plus prépondérante dans les conflits contemporains.

Ces systèmes embarqués doivent présenter des caractéristiques avancées de fiabilité et de précision. Ils intègrent souvent des logiciels permettant la navigation autonome et la communication sécurisée.

L’énergie

Les centrales solaires, les éoliennes et les réseaux intelligents utilisent des contrôleurs embarqués pour optimiser la production et la distribution d’énergie. Exemples de cette nouvelle technologie, certains capteurs mesurent la production électrique et permettent aux unités de contrôle d’ajuster la charge en temps réel.

L’agriculture

Dans les champs où poussent les produits agricoles, des capteurs et des robots autonomes surveillent les cultures, adaptent l’irrigation et analysent la qualité du sol.

Les loisirs

Les consoles de jeux, les portables intelligents et les objets connectésgrand public mettent à profit l’informatique embarquée pour offrir à leurs utilisateurs des fonctionnalités interactives et un traitement rapide des données.

FAQ Informatique embarquée : quelles sont ses applications ?

Comment le code est-il utilisé dans l’informatique embarquée  ?

Le code embarqué permet de programmer les fonctionnalités de l’ordinateur, ce qui inclut le traitement des données et le contrôle des composants électroniques. Il sert par ailleurs de langage de communication entre les capteurs, les actionneurs et les logiciels.

Comment les systèmes embarqués se mettent-ils à jour  ?

Les mises à jour peuvent être effectuées à distance ou localement. Elles permettent de corriger des bugs, d’améliorer les performances ou d’ajouter de nouvelles fonctions, tout en respectant la stabilité du système.

Quelle est l’importance de la sécurité dans l’informatique embarquée  ?

La sécurité d’un système embarqué se situe à deux niveaux :

• Il s’agit d’abord d’assurer sa stabilité, sa fiabilité et sa continuité ;
• Ensuite, il faut le protéger contre les intrusions et les attaques.