Système embarqué : définition, caractéristiques et fonctionnement
Qu'est-ce qu'un système embarqué ?
Un système embarqué ("embedded system" en anglais) est un système électronique et informatique autonome qui réalise en temps réel une tâche précise au sein de l’appareil auquel il est intégré. Les systèmes embarqués sont apparus dans les années 60, le premier système embarqué étant le système de guidage de la mission Apollo, en 1967. Aujourd'hui, la majorité des appareils comportent des systèmes embarqués, que ce soit dans l'électroménager, les transports ou l'IoT. A noter que le terme de "système embarqué" désigne simultanément le matériel et le logiciel utilisés.
Comment fonctionne un système embarqué ?
Les systèmes embarqués fonctionnent grâce à des microprocesseurs ou des microcontrôleurs. Ils embarquent, avec les contraintes évoquées ci-dessous, un ensemble de capteurs, actionneurs et, le plus souvent, une interface. Le robot aspirateur est un exemple de ce qu’est un système embarqué. Chargé d’aspirer le sol, le robot aspirateur est équipé de capteurs pour la détection d’obstacles. Le système embarqué prend alors connaissance de ces obstacles et invite le robot aspirateur à changer de trajectoire pour poursuivre la mission qui lui est confiée.
Quelles sont les caractéristiques d'un système embarqué ?
Un système embarqué présente deux caractéristiques principales : une taille limitée (pour offrir un encombrement réduit) et une consommation énergétique assez faible. Les contraintes du système embarqué se révèlent en pratique assez nombreuses, en termes de :
- espace mémoire (de l'ordre de quelques Go maximum) ;
- puissance de calcul ;
- autonomie ;
- délais d’exécution ;
- sécurité ;
- fiabilité.
Il s’agit, concrètement, de mettre en place un système embarqué avec le meilleur ratio dimensions/consommation/puissance/coût/fiabilité.
Enjeux liés aux systèmes embarqués
La conception de systèmes embarqués fait face à un défi de taille : la pénurie de composants. "Dans l'électronique, le temps d'attente pour l'approvisionnement des composants est de l'ordre d'un an", met en garde Eric Boileau, directeur technique du groupe IT Link, ESN spécialiste des systèmes connectés. Son conseil est ainsi de repenser le design des solutions et de s'orienter vers des solutions sur étagère disponibles pour aller plus vite. Autre challenge soulevé par Eric Boileau : garantir la cybersécurité des systèmes embarqués et des serveurs liés. "En santé, c'est une problématique nouvelle. Ce n'est pas si simple de sécuriser des systèmes déployés sur le terrain qui se parlent."
Exemple de système embarqué dans l'automobile
L’automobile est l’un des secteurs les plus souvent mis en avant pour illustrer l’omniprésence et l’importance des systèmes embarqués. L’ABS (pour Anti Block System), ou système antiblocage de roues, est un exemple de système embarqué dans l’automobile. Un véhicule équipé de l’ABS profite du système embarqué lié pour ne pas voir ses roues bloquées lors d’un freinage d’urgence. L’ensemble capteurs (pour recueillir l’information du freinage d’urgence), calculateur (pour traiter les informations) et actionneur (pour l’activation du système antiblocage) composent le système dans sa globalité. Il est assez facile de comprendre, à travers cet exemple, les contraintes de fiabilité et de délais d’exécution du système embarqué évoquées précédemment. Dans un domaine plus de confort que de sécurité, le système de détection de pluie est un autre système embarqué automobile. Dans cet exemple, des capteurs chargés de détecter les gouttes de pluie permettent l’activation automatique des essuie-glaces sans que le conducteur n’ait besoin d’intervenir au niveau des commandes.