L'industrie automobile est aujourd’hui engagée dans une transition vers le véhicule défini par logiciel, qui implique une modification de l'architecture électrique/électronique (E/E) des automobiles. Dans ce cadre, un nombre important d’unités de contrôle/commande électroniques (ECU) présentes dans les architectures actuellement décentralisées ou réparties par domaines vont être consolidées sur un petit nombre d'unités de traitement hautes performances combinées à des contrôleurs de zone. Cette architecture centralisée découpée en zones accroît les exigences en matière de performances, de sûreté et de sécurité de ces contrôleurs de zone et nécessite de nouvelles solutions réseau embarquées.

Tel est du moins le constat de l’éditeur américain Green Hills qui, à l’occasion d’Embedded World 2024, a annoncé une collaboration avec STMicroelectronics et la société Cetitec, une entité du groupe Porsche, visant à fournir une plate-forme de communication intégrée et configurable utilisable dans les contrôleurs de zone du véhicule défini par logiciel.

Cette solution s’articule autour du système d'exploitation temps réel µ-velOSity de Green Hills, les microcontrôleurs Stellar Integration de ST et les piles réseau, les logiciels passerelles et les frameworks de routage de Cetitec. Les puces Stellar Integration, qui reposent notamment sur des cœurs Arm Cortex-R52 et des cœurs Cortex-M4, offrent des performances dix fois supérieures à celles des générations précédentes de microcontrôleurs pour véhicules de ST et ajoutent des fonctionnalités requises telles que la mémoire extensible et les mises à jour over-the-air (OTA), caractéristique permettant notamment aux constructeurs d'ajouter de nouvelles fonctionnalités pendant la durée de vie du véhicule (lire notre article).

Le RTOS µ-velOSity bénéficie ici d'un accès aux dernières mises à jour matérielles des microcontrôleurs Stellar P et G. Si les premiers (P) sont conçus pour répondre aux besoins des systèmes embarqués pour les domaines de l’électrification et du groupe motopropulseur, les seconds (G) disposent d’accélérateurs pour le routage sécurisé de données sur les réseaux CAN, LIN et Ethernet et affiche un jeu étoffé d’interfaces de communication. L'environnement de développement intégré (IDE) Green Hills Multi, quant à lui, s'intègre sans couture à l'environnement Stellar Studio.

Sur la base de cette plateforme, Cetitec propose un démonstrateur composé de la pile logicielle Cetitec Gateway et du framework CDCF (Cetitec Distributed Communications Framework). Ces solutions de communication comblent le fossé entre les protocoles spécifiques à l'automobile tels que CAN, LIN ou Ethernet et une architecture logicielle orientée services où Ethernet est souvent utilisé comme technologie de mise en réseau des véhicules.

Configurable, Cetitec Gateway a la capacité de mettre à jour la configuration de routage après l’étape de construction logicielle sans recompiler le firmware et prend en charge tous les protocoles réseau automobiles standard. Au niveau matériel, le moteur Stellar Data Move Engine (DME) fonctionne sur l'un des cœurs Arm Cortex-M4 présents dans les microcontrôleurs Stellar et exécute les fonctions de routage, déchargeant de cette activité le cœur principal du Stellar (Cortex-R52) qui fait tourner µ-velOSity.

La communication entre les différents cœurs est, quant à elle, réalisée à l’aide du CDCF. Ce composant logiciel fonctionne à la fois sur µ-velOSity (sur le cœur R52) et sur le moteur Stellar DME et permet ainsi à la passerelle Cetitec de communiquer efficacement avec les applications ECU exécutées sur l’OS temps réel de Green Hills. En d’autres termes, ce composant fournit une abstraction complète de l'environnement pour les applications qui s’exécutent sur μ-velOSity.

Selon Green Hills, on trouve au cœur du RTOS μ-velOSity un noyau efficace et fiable, à l’encombrement minimal et doté d’une API facile à utiliser. Le système d’exploitation de l’Américain permet aux applications, aux middlewares et aux pilotes de s'exécuter en dehors de l'espace mémoire du noyau et offre une protection facultative de la mémoire à des fins de séparation, l’idée étant d’assurer une isolation sûre et sécurisée et d’éviter les interférences entre les applications critiques et non critiques tournant sur l'ECU.

La solution commune inclut également la prise en charge de l’IDE Multi et les compilateurs C/C++ certifiés Asil de Green Hills, optimisés pour les applications sur processeurs multicœurs tels que les microcontrôleurs Stellar. L'observateur d'événements History et le débogueur « à remontée dans le temps » TimeMachine de l’IDE facilitent en outre la recherche et la correction rapides de bogues complexes et de goulots d'étranglement en performances tout en évitant de futurs problèmes logiciels dans les systèmes déployés, précise Green Hills.

A noter que l’éditeur américain a récemment annoncé que ses solutions logicielles sûres et sécurisées jouent un rôle prépondérant dans la plate-forme ouverte S32 CoreRide de NXP, destinée à simplifier le développement d’architectures complexes de véhicules (lire notre article). L’éditeur et Infineon ont par ailleurs lancé début avril une plate-forme de traitement intégrée pour systèmes automobiles temps réel critiques vis-à-vis de la sûreté de fonctionnement, combinant µ-velOSity et les microcontrôleurs Aurix TC4x de la société de semi-conducteurs allemande.

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