Soutenance mémoire
Les classes de systèmes embarqués
Les systèmes embarqués dans l’automobile
Le domaine de l’automobile est très représentatif de la situation dans laquelle les systèmes embarqués se développent [27]. Il comprend de très riches fonctionnalités tant complexes que diversifiées. C’est là où on a les systèmes embarqués les plus nombreux. C’est un domaine où la compétition est sans ralenti et où les ingénieurs doivent être constamment créatifs. De nouvelles fonctions du véhicule sont de plus en plus basées sur le logiciel [28]. Dans la plupart des cas, les besoins des systèmes embarqués dans l’automobile sont des besoins communs aux autres domaines.
La conception de nouveaux modèles automobiles est rendue complexe par la demande croissante de nouveaux services faisant appel à de nouvelles technologies. Les nouveaux services attendus concernent aussi bien la sécurité du véhicule, que l’assistance à la conduite ou la communication permanente du véhicule avec son environnement .
La complexité croît également par la possibilité donnée au conducteur de personnaliser son véhicule, ainsi que par les moyens à mettre en œuvre pour assurer sa maintenance, et anticiper les pannes.
D’un point de vue technologique, les évolutions dans l’automobile sont proches dans leurs principes, à ce qui se passe dans l’aéronautique: la technologie «by-wire» s’impose, les systèmes mécaniques de transmission sont remplacés par des bus électroniques connectant des unités de calcul (en anglais: Electronic Control Unit: ECU), capteurs et actionneurs. D’autres évolutions technologiques accompagnent l’introduction de l’électronique et du logiciel, comme la banalisation des calculateurs et le téléchargement de logiciel pour réparation ou évolution (Mise à jour). De nouveaux standards sont en cours d’adoption ou de généralisation dans le monde des constructeurs et des équipementiers pour l’exécution du logiciel et la communication à bord. Le standard le plus significatif à ce titre est OSEK/VDX (Open Systems and the Corresponding Interfaces for Automotive Electronics) [29] dont L’utilisation augmente la portabilité et l’intégrabilité des logiciels développés, ce qui constitue un avantage aussi bien pour les constructeurs que pour les équipementiers. Dans ces nouvelles architectures distribuées, les standards de communication les plus notables, en complément à OSEK/VDX Com, sont le bus CAN (Controller Area Network, pour du faible débit) et le bus MOST (pour les réseaux multimédia haut débit).
L’emploi d’un bus IEEE 1394 pour du haut débit ou de connexions radio «Bluetooth» pour de la très courte distance sans fil suscitent aussi beaucoup d’intérêt. Différents réseaux sont déployés sur le véhicule, basés sur ces technologies, en fonction du débit, par exemple un réseau CAN faible débit pour l’habitacle connectant les calculateurs de gestion des portes, l’éclairage et la visibilité, un autre réseau MOST haut débit connectant les applications de communication, multimédia et internet, ou en fonction de la sensibilité des informations, comme un réseau haut débit indépendant pour le contrôle moteur.
Les systèmes embarqués dans l’avionique
L’avionique représente un domaine industriel important. Le Système avionique est un ensemble de moyens informatiques embarqués à bord d’un avion, d’un lanceur, d’un satellite… .
L’avionique civile
a- Fonctionnalités : dans le cœur avionique, on trouve des systèmes de :
●Guidage : systèmes FMS (Flight Mangement System) et FGS (Flight Guidance System) dont le role principal est la planification et le contrôle de la trajectoire de l’avion (long terme) (suivi de plan de vol, tenue de cap, d’altitude, suivi axe radioguidage…)
●Pilotage : pour le contrôle des mouvements avion autour de son centre de gravité (contrôle assiette, facteur de charge, roulis…)
●Asservissement : pour l’asservissement des organes de pilotage (gouvernes et moteurs).
●Protection : notamment pour le domaine de vol.
●Interface : avion / équipage pour la gestion des écrans cockpit (EIS), la gestion des alarmes (FWS)…
●Divers : pour la gestion du carburant, la gestion de l’alimentation électrique, anticollision…
b- Les techniques de développement des systèmes avioniques :
Les principales techniques nécessaires au développement de systèmes avioniques sont :
– l’ingénierie système et ingénierie logiciel
– l’automatique (discrète et continue)
– la spécification et la vérification formelle
– la sûreté de fonctionnement
– la garantie de la performance temps réel
– les réseaux industriels embarqués
L’avionique militaire : l’avionique militaire a trait principalement aux avions de chasse .Elle concerne les systèmes et les équipements informatiques ainsi que les fonctions, les calculateurs, les bus de communication, les coupleurs bus, les unités graphiques (générateurs de symboles et écrans), les coupleurs radars… embarqués à bord de l’aéronef .
Les systèmes que l’on trouve dans un avion militaire sont :
– Pour les Emports : on y distingue :
• Les armes
• Les réservoirs
• Les capteurs amovibles (POD désignation laser, …)
– Pour le Système principal, on y trouve :
• Le Système cellule équipée
• Le Système propulsif
• Le Système de commande de vol
• La Plate-forme cellule
• Le Moyen d’emport
• Le Système de Navigation et d’attaque qui est le cerveau de l’avion .
L’Avionique est un domaine industriel en plein essor dont l’extension se fait ressentir rapidement au secteur de l’automobile. Il est caractérisé par des systèmes très critiques et de temps réel avec une forte exigence de garantie de qualité de service et une exigence de certification.
Les systèmes embarqués dans la robotiqu
Les robots sont composés d’un ou de plusieurs systèmes embarqués. Exemple : le robot Peintre dans une chaîne de montage de voitures (Renault), le Robot chien (Sony) ; Aspirateur (Electrolux) ; les Robots de combats (robots destructeurs) et les Robots chirurgiens….. Les différents types de taches assignées à des robots sont :
-Tâches périlleuses : déminage, alerte à la bombe, gaz toxiques
-Tâches de précision : construction d’autres robots plus petits ou déplacement précis d’un bras.
-Tâches répétitives : mise en palette de petits objets
-Tâches délicates : vissage dans les endroits difficiles
-Tâches pénibles : déplacement de charges très lourdes.
C’est selon la nature des taches accomplies que les robots doivent disposer de tels ou tels systèmes embarqués. Pour les Derniers développements de la robotique, on parle de:
-Robot poisson avec de vrais muscles (MIT)
-Cerveaux de souris avec neurones humains (Stem Cells)
-Une machine apprend le langage humain (AIE)
-Pour un projet européen (Ambiance), l’ENST a développé un robot routeur qui est capable de communiquer en Ethernet radio (Wifi), en Bluetooth et par infrarouge .il se déplace (navigue) seul là où il faut sur le réseau fait des ponts entre les protocoles va se recharger en évitant les obstacles ,collabore avec les autres robots pour assurer une meilleure communication.
Les systèmes embarqués dans la domotique
La domotique est l’ensemble des technologies de l’électronique, de l’informatique et des télécommunications utilisées dans les habitations. La domotique vise à assurer des fonctions de sécurité (comme les alarmes), de confort (comme les volets roulants), de gestion d’énergie (comme la programmation du chauffage) et de communication (comme les commandes à distance) que l’on peut retrouver dans la maison (smart home ou maison intelligente). Il s’agit donc d’automatiser des tâches en les programmant ou les coordonnant entre elles.
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Table des matières
Introduction
Contributions
Plan du document
Table des Matieres
Liste des figures
Liste des tableaux
I –Première partie. Etat de l’art
Chapitre 1. Les systèmes embarqués
1.1 Introduction
1.3 Les classes de systèmes embarqués
1.3.1 Les systèmes embarqués dans l’automobile
1.3.2 Les systèmes embarqués dans l’avionique
1.3.2.1 L’avionique civile
1.3.2.2 L’avionique militaire
1.3.3 Les systèmes embarqués dans la robotique
1.3.4 Les systèmes embarqués dans la domotique
1.3.4.1 Les domaines de la domotique
1.3.4.2 Techniques de la domotique
1.3.4.3 La domotique pour l’Assistance à la vie quotidienne
1.3.4.4 La compensation des situations de handicap ou de dépendance
1.3.5 Les systèmes embarqués dans les autres secteurs de la technologie
1.3.6 Autres domaines d’applications
1.4 Exigences et contraintes
1.4.1 Contraintes de temps
1.4.2 Consommation énergétique
1.4.3 Mémoire
1.4.4 Tolérance aux fautes
1.5 Architecture
1.6 Développement des systèmes embarqués
Chapitre 2. UML pour la modélisation des systèmes embarqués
2.1 Introduction
2.2 Les mécanismes d’extension d’UML pour les systèmes embarqués
2.3 Les profils UML pour les systèmes embarqués
2.3.1 Définitions
2.3.2 Etat de l’art des profils UML pour l’embarqué
2.3.2.1 SYSML
2.3.2.2 MARTE
2.3.2.3 Le langage AADL
2.3.2.4 UML et systemC
2.4 Le développement des Systèmes embarqués dans le cadre des lignes de produits
2.4.1 Introduction
2.4.2 Les Principales problématiques d’une approche LdP
2.4.3 Les Lignes de Produits Logiciels et la variabilité
2.4.4 La variabilité logicielle
2.5 UML pour la modélisation de la variabilité des LdP
2.5.1 Introduction
2.5.2 État de l’art sur la modélisation des LdP en UML
II Deuxième partie. Contributions II Deuxième partie. Contributions
Chapitre 3 Chapitre 3. Un sous-modèle pour l’optionalité et la variabilité des attributs et méthodes
3.1 Introduction
3.2. Prise en compte de la variabilité dans notre sous-modèle
3.2.1 Première insuffisance
3.2.2 Deuxième insuffisance
3.2.3 Troisième insuffisance
3.2.4 Quatrième insuffisance
3.2.5 Solution complète
3.3 Discussions
3.4 Intégration à UML des mécanismes d’extension proposés
3.4.1 L’architecture d’UML
3.4.2 Les contraintes OCL
3.4.3 Les diagrammes
3.4.4 Les paquetages logiques du méta-modèle d’UML
3.4.5 L’extensibilité à UML
3.4.5.1 Intégration des stéréotypes « optional strict » et
« optional accessory »
3.4.5.2 Intégration des stéréotypes « individual » et
« collective »
3.5 Conclusion
Chapitre 4. Un sous-modèle d’expression de la variabilité par les roles.
4.1 Introduction
4.2 Eléments du sous-Modèle
4.2.1 Règles du sous-modèle
4.2.2 Exemple d’expression de la variabilité dans une classe variable
4.2.3 Prise en compte de l’évolution des variants par les roles
4.3 Intégration du sous-modèle à UML
4.3.1 Intégration de l’association role
4.3.1.1 Introduction du concept de role
4.3.1.2 Expression de la variabilité par le changement dynamique des variants
4.3.1.3 Expression Des contraintes de transitions à travers les prédicats
4.3.1.4 Intégration de l’association role dans les méta modèles UML
4.3.2- Intégration de la machine à états
4.4 Vers un profil UML pour les lignes de produits logiciels
4.5 Conclusion
Conclusion
