Electronique Mag - Le journal de l'électronique.
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Cet article se penche sur les raisons qui expliquent l’emploi croissant de cette connexion sans fil dans les automobiles, puis passe en revue les cas d’usage actuels et futurs possibles de Bluetooth LE.
Facteurs motivant l’adoption des communications sans fil dans les véhicules : L’industrie automobile fait face à une révolution inédite, avec la convergence quasi simultanée des tendances à l’électrification, à la conduite autonome et à la communication Vehicle-to-Everything (V2X). Les autos évoluent, d’un service de transport essentiel vers un mode de déplacement riche en fonctionnalités à bord du véhicule. Ses occupants choisiront de plus en plus leurs smartphones pour y accéder et personnaliser cette nouvelle expérience. En outre, l’augmentation du nombre de capteurs, de systèmes de sécurité et d’infodivertissement dans les voitures va de pair avec la nécessité de les interconnecter à des ordinateurs de bord. Le câblage, ajoutant un poids et un volume non négligeables, soulève des difficultés de fabricabilité, de coût et de complexité.
Le Bluetooth LE est une alternative économique et peu énergivore aux solutions traditionnelles d’interconnectivité reposant sur les bus de données CAN et les bus LIN. Les fabricants d’équipement d’origine (OEM) souhaitent donc remplacer celles-ci par une infrastructure Bluetooth LE dans certains cas d’usage. Le Bluetooth LE est devenu l’option privilégiée pour les applications automobiles, car elle possède plusieurs avantages par rapport à d’autres technologies sans fil :
Dissipation des inquiétudes quant à l’interopérabilité grâce à la communication éprouvée avec les smartphones
Spécifications et certification standardisées
Performance solide dans les environnements électriquement bruyants et complexes
Disponibilité de pièces qualifiées AEC-Q100 adaptées à l’automobile
Faible consommation énergétique (critère capital pour les véhicules électriques)
Composants et antenne système sur puce (SoC) économiques
La technologie Bluetooth dans l’automobile a d’abord servi aux systèmes d’accès aux véhicules, permettant par exemple d’utiliser le téléphone en tant que clé pour le déverrouillage et le démarrage passifs. Avec le Bluetooth LE, on aura des scénarios d’utilisation personnalisés basés sur des clés et des profils numériques individuels. Ainsi, un véhicule sera capable d’identifier automatiquement un profil enregistré dans le portable des conducteurs ou des passagers, puis d’ajuster la position des rétroviseurs, des sièges et du volant en fonction des préférences de chacun. Il sera aussi possible de créer des clés partagées pour les autres utilisateurs du véhicule, faisant des clés de voiture numériques intégrées au smartphone une solution pratique pour la tendance émergente des véhicules autonomes partagés. Toutefois, cela nécessitera une protection des profils du plus haut niveau pour empêcher qu’ils soient copiés par des tiers non autorisés qui pourraient voler le véhicule ou altérer son fonctionnement.
Il est essentiel pour les systèmes d’infodivertissement, comme les boîtiers télématiques et les écrans de tableau de bord, d’avoir une une faible consommation. Ces systèmes renferment souvent des dispositifs de connectivité à forte consommation d’énergie tels que des modems de télécommunications cellulaires, le Wi-Fi et d’autres protocoles de connectivité. Ils sont contraints par des budgets énergétiques stricts qui doivent être respectés afin de ne pas décharger la batterie du véhicule lorsqu’il n’est pas utilisé. Pour répondre à ces exigences, les développeurs sont amené à rechercher des microcontrôleurs (MCU) sans fil à faible consommation d’énergie, capables de désactiver les composants à consommation élevée du véhicule et de les réactiver en fonction des besoins. Le Bluetooth LE est donc une excellente solution, car il permet au boîtier télématique ou à l’écran du tableau de bord de déterminer s’il doit se rallumer pour gérer des mises à jour logicielles à distance OTA ou pour des fonctions de diagnostic. En dehors des applications pour la carrosserie, une autre tendance émergente consiste à utiliser les radios Bluetooth dans les systèmes de gestion de la batterie pour envoyer régulièrement des informations sur la température et la tension des batteries à l’ordinateur central. Le Bluetooth LE peut aussi aider les OEM à réduire les coûts grâce à certaines fonctions comme les systèmes sans fil de contrôle de la pression des pneus (TPMS) qui permettent aux conducteurs de vérifier la pression des pneus via leur téléphone, voire de recevoir des notifications lorsqu’un pneu est à plat. Le Bluetooth LE peut également simplifier la conception de la commande électrique des sièges, rétroviseurs, verrouillages et toits ouvrants à positions multiples. Outre la consommation d’énergie ultra-faible, le gabarit compact et la possibilité de sécuriser la communication de données à l’intérieur comme à l’extérieur du véhicule sont aussi des critères déterminants pour le choix d’un MCU compatible Bluetooth LE destiné à une voiture.
Le MCU NCV-RSL15 d’onsemi offre une connexion sans fil Bluetooth 5.2, une sécurité intégrée et une consommation ultra-faible pour les applications automobiles. Ce MCU a été certifié par le SPEC Embedded Group (anciennement Embedded Microprocessor Benchmark Consortium ou EEMBC) comme le microcontrôleur sans fil et sécurisé le moins énergivore. Le MCU est doté d’un mode d’alimentation intelligent propriétaire pour consommer le moins d’énergie possible. Par exemple, un événement publicitaire connecté sur trois canaux (conformément à la spécification Bluetooth LE 5.2) consomme un courant max. de 2,7 mA à la réception et de 4,3 mA à la transmission avec une alimentation de 3 V.
Le NCV-RSL15 possède un coeur de processeur Arm® Cortex®-M33 avec les extensions de sécurité TrustZone® Armv8-M qui constituent la base de sa plateforme de sécurité. Ce MCU offre la sécurité embarquée la plus récente avec une Arm CryptoCell™ à démarrage sécurisé basé sur la racine de confiance matérielle, de nombreux algorithmes cryptographiques accélérés par le matériel et accessibles à l’utilisateur, et des capacités sans fil (FOTA) pour effectuer les futures mises à jour du micrologiciel et le déploiement de correctifs de sécurité. Il possède quatre modes peu énergivores (veille prolongée, veille, smart sense, inactif) pour réduire la consommation électrique tout en conservant une bonne réactivité du système. Le mode smart sense tire parti de la faible consommation du mode veille tout en permettant à certains périphériques numériques et analogiques de rester actifs avec une intervention minimale du processeur. Le NCV-RSL15 est idéal pour les applications automobiles sans fil comme l’accès au véhicule, les systèmes de contrôle et de surveillance de pression des pneus, fonctionnant jusqu’à 10 ans sur une simple pile bouton. La taille miniature du NCV-RSL15 (boîtier QFNW40 6x6) le rend idéal pour les dispositifs portables d’accès à distance et d’autres espaces restreints à l’intérieur des pneus et des véhicules. onsemi joint à ce MCU un kit logiciel complet et facile à utiliser avec une bibliothèque d’exemples de codes qui permet le développement rapide d’applications.
Remplacer des fonctionnalités se basant sur les protocoles de communication automobile traditionnels par des technologies sans fil avec le Bluetooth LE peut aider les constructeurs à limiter le câblage dans les véhicules, libérant de la place pour l’imposant système de transmission des voitures électriques tout en réduisant la consommation des systèmes embarqués en mode veille. Par ailleurs, les équipementiers continueront à rechercher des façons de pouvoir exploiter le Bluetooth LE pour développer des systèmes de gestion de batterie plus légers, plus évolutifs et dont la production est plus facile.
