Qu'est-ce qu'un ordinateur embarqué ?

Un ordinateur embarqué est conçu pour effectuer des tâches spécifiques au sein d'un appareil ou d'un système plus grand. Généralement autonomes, ce qui signifie qu'ils n'ont pas besoin de composants externes - ou périphériques - tels que des claviers et des écrans, ces dispositifs utilisent du matériel et des logiciels spéciaux pour fonctionner sans aucune intervention de l'utilisateur.

Conçus spécifiquement pour remplir une fonction unique, ces appareils sont très efficaces, rentables et fiables. Malgré leur petite taille, les ordinateurs embarqués offrent de puissantes capacités de calcul grâce à des processeurs dédiés, de la mémoire, des ports E/S, des interfaces de communication et bien plus encore.

Il ne faut pas confondre les PC embarqués avec un système embarqué, qui désigne une solution complète ou un ensemble complet - comprenant le matériel, le système d'exploitation, le logiciel d'application et même des composants supplémentaires tels que des capteurs.

Nous avons préparé une liste de questions fréquemment posées sur les ordinateurs embarqués.

Que font les ordinateurs embarqués ? Les ordinateurs embarqués sont utilisés dans de nombreuses applications. Le nombre d'applications augmente rapidement, grâce à leur capacité à effectuer des tâches spécialisées avec une consommation d'énergie et un coût minimaux. Un PC embarqué peut être utilisé pour contrôler des machines, pour communiquer avec d'autres systèmes et pour l'acquisition de données. Ils trouvent leur place dans les applications d'automatisation industrielle et dans d'autres domaines spécialisés, alimentant notre vie quotidienne.

L'informatique embarquée trouve sa place dans l'espace domestique dans une variété d'articles tels que les systèmes de feux de circulation, les solutions de télévision en circuit fermé, la signalisation numérique et les kiosques. Les ordinateurs permettent à ces solutions d'offrir des fonctions clés telles que la connectivité à l'internet et la programmation automatisée. Avec l'évolution des ordinateurs embarqués et la poursuite des changements technologiques, ces machines sont désormais essentielles pour un grand nombre d'industries et d'applications, leur permettant de fonctionner de manière efficace et fiable.

Automatisation industrielle

Les ordinateurs embarqués font partie intégrante de l'automatisation industrielle, contrôlant les processus de production, surveillant les systèmes et gérant la robotique. Dans le domaine de la santé, ils permettent une informatique fiable, sécurisée et performante pour la surveillance des signes vitaux, l'assistance aux traitements et la facilitation des diagnostics à distance. Pour garantir la sécurité et la fiabilité, les fabricants obtiennent des certifications telles que ISO 13485 et IEC 60601 pour les systèmes de qualité médicale. Des entreprises telles que Axiomtek, Arbor TechnologyaValue, et Winmate proposent des ordinateurs embarqués et des panels PC certifiés.

Sources d'énergie renouvelables

Dans le secteur des énergies renouvelables, les ordinateurs embarqués améliorent l'efficacité en contrôlant et en surveillant les processus. Ils supervisent les panneaux solaires et les turbines éoliennes, automatisent des tâches telles que l'ajustement des angles des panneaux ou des pales des turbines, et optimisent la production d'énergie. Cela permet de réduire les coûts et d'améliorer les performances. Des fabricants comme Neousys, ASRock, AAEONet Cincoze proposent des systèmes conçus pour les applications énergétiques, notamment des ordinateurs sur rail DIN et des PC industriels.

Ordinateurs embarqués militaires

Les ordinateurs embarqués sont également essentiels dans les applications militaires, qu'il s'agisse de systèmes de contrôle des armes ou de réseaux de communication, car ils garantissent la précision et la sécurité des données. Ces systèmes doivent répondre à des certifications telles que MIL-STD-810G, qui prennent en compte des facteurs environnementaux tels que les températures extrêmes, l'humidité, les chocs, les vibrations et la compatibilité électromagnétique. Des fabricants tels que Winmate, Arbor Technology, Cincoze, et Neousys fournissent des solutions informatiques militaires complexes destinées à de nombreuses applications militaires.

Ordinateurs embarqués certifiés pour le secteur ferroviaire

Les ordinateurs embarqués ont révolutionné les applications automobiles et ferroviaires ces dernières années, en améliorant la sécurité, l'efficacité et la rentabilité. Ils fournissent des analyses pour l'identification des problèmes, optimisent les performances et permettent la communication entre les capteurs et les contrôleurs. Pour fonctionner efficacement sur les réseaux ferroviaires, ces ordinateurs nécessitent des certifications telles que EN50155, qui garantit l'adéquation aux environnements difficiles, et EN 45545, qui spécifie les exigences en matière de protection contre l'incendie.

Systèmes d'IA

L'intelligence artificielle révolutionne l'interaction des machines avec l'environnement et améliore l'efficacité. Les ordinateurs d'IA embarqués associent des processeurs puissants à des algorithmes d'apprentissage automatique dans des appareils compacts capables de traiter rapidement des données. NVIDIA Jetson en est l'exemple, car il permet aux développeurs de créer, d'entraîner et de déployer efficacement des modèles d'apprentissage automatique sur des appareils périphériques. Son architecture de processeur avancée et sa pile logicielle complète transforment les industries en automatisant des processus auparavant manuels ou irréalisables.

Les ordinateurs embarqués sont hautement personnalisables, mais peuvent fondamentalement être classés en quatre catégories de fonctions principales :

Usage général

Ces ordinateurs sont utilisés pour fournir une puissance de calcul de base aux appareils. Ils sont généralement moins puissants qu'un système autonome, mais ils fournissent l'unité centrale, la mémoire et les autres composants nécessaires à la fonctionnalité de l'appareil. Les téléviseurs intelligents et les systèmes domotiques en sont des exemples courants.

Système autonome

Ces ordinateurs embarqués sont utilisés pour assister le fonctionnement des robots industriels, des appareils médicaux et des équipements militaires. Ils sont conçus pour fonctionner indépendamment des systèmes ou réseaux externes et disposent de ressources matérielles et logicielles dédiées.

Temps réel

Conçus pour des applications qui doivent répondre à un stimulus dans un délai déterminé, ces systèmes ont pour principal objectif d'analyser les signaux ou les entrées et de réagir en temps réel aux changements survenant dans l'environnement ou dans les appareils. Les systèmes de vol des avions, les réseaux de télécommunications et les systèmes robotiques en sont des exemples courants.

En réseau

Un réseau de ces ordinateurs est spécifiquement conçu pour communiquer les uns avec les autres, en envoyant et en recevant des informations sur un réseau dédié. Ils sont conçus pour connecter plusieurs dispositifs intégrés, leur permettant de fonctionner comme une seule unité. Les systèmes d'automatisation des bâtiments et les systèmes de sécurité en sont des exemples courants.

Les principales différences entre un PC embarqué et un PC de bureau classique résident dans leur utilisation et leur conception. Les PC embarqués sont conçus pour des tâches spécifiques dans des environnements souvent industriels, avec des châssis robustes, des facteurs de forme compacts et des composants optimisés pour une faible consommation d'énergie. Ils fonctionnent souvent dans des environnements caractérisés par des températures extrêmes, des vibrations ou de la poussière, et peuvent être équipés de processeurs ou de processeurs graphiques spécialisés pour répondre aux exigences strictes de leur tâche.

Les ordinateurs de bureau classiques sont conçus pour un usage domestique ou professionnel et ne disposent pas de la durabilité et des caractéristiques spécialisées requises pour les environnements dans lesquels les dispositifs intégrés se trouvent.

Ces ordinateurs offrent un haut degré de personnalisation, ce qui leur permet de répondre aux exigences uniques de diverses applications. Les options de personnalisation couvrent des CPU ou GPU spécifiques, des configurations de mémoire et même des capacités de stockage. Cela permet d'optimiser les performances, l'efficacité énergétique et la taille. Dans les ordinateurs industriels, cette personnalisation garantit que l'appareil peut résister à des conditions difficiles, s'intégrer dans des systèmes existants et se conformer aux normes industrielles.

En général, ces ordinateurs utilisent des systèmes d'exploitation adaptés à leurs fonctions spécifiques. Parmi les choix les plus courants figurent Embedded Linux, Windows IoT et des systèmes d'exploitation en temps réel comme FreeRTOS ou VxWorks. Optimisés pour consommer un minimum d'énergie et fournir des performances en temps réel, ces appareils conviennent à un large éventail d'environnements industriels et de déploiements IoT. Le choix du système d'exploitation dépend des exigences de l'application, des capacités du matériel et du besoin de réactivité ou d'assistance continue.

Les systèmes informatiques intégrés offrent de nombreux avantages par rapport aux ordinateurs grand public traditionnels. Voici les principaux avantages de l'utilisation d'un ordinateur embarqué, quelle que soit l'application :

Conception à petit facteur de forme

Presque tous les ordinateurs embarqués se distinguent par leur taille et leur poids compacts. Utilisant des cartes mères à petit facteur de forme telles que Mini-ITX, ces systèmes peuvent être installés dans des endroits où un ordinateur de bureau ou une tour typique ne pourrait pas tenir. Lorsqu'ils sont conçus avec des options de montage flexibles, l'intégration est possible dans pratiquement n'importe quelle position ou orientation. Si la taille est l'une de vos principales contraintes, envisagez les Pico-ITX ou les ordinateurs à carte unique.

Refroidissement sans ventilateur

Le refroidissement par ventilateur des ordinateurs grand public peut entraîner des défaillances dues à l'accumulation de poussière, alors que les ordinateurs embarqués sans ventilateur utilisent des méthodes de refroidissement passives telles que des coussinets thermiques, des dissipateurs de chaleur et des composants générateurs de chaleur placés de manière stratégique pour dissiper efficacement la chaleur. Cette conception permet non seulement de réduire le bruit et de libérer de l'espace interne, mais aussi de sceller les systèmes contre les éléments environnementaux, en atteignant des niveaux de protection tels que IP65 pour les applications industrielles.

Fiabilité

Les ordinateurs embarqués sont conçus pour fonctionner 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, dans des environnements exigeants, et offrent une fiabilité et une durabilité supérieures à celles des PC grand public. Ils sont construits avec des composants à température étendue capables de fonctionner au-delà de la plage standard de 0°C à 60°C et peuvent être améliorés par des revêtements conformes pour les protéger contre l'humidité, la poussière, la corrosion et la conduction électrique ou thermique.

Cycle de vie prolongé

Les ordinateurs embarqués offrent un cycle de vie prolongé, généralement de 2 à 12 ans, ce qui minimise les perturbations causées par les changements fréquents de matériel, courants dans les systèmes grand public, qui sont souvent remplacés en l'espace de 6 à 12 mois. Cette stabilité permet aux utilisateurs industriels de verrouiller une seule image de système d'exploitation pour tous les déploiements, évitant ainsi le processus coûteux et complexe de gestion de plusieurs versions logicielles.

Rentabilité

Les ordinateurs embarqués offrent une solution rentable aux entreprises qui recherchent des capacités informatiques fiables et efficaces. Conçus pour des tâches spécifiques, ils nécessitent moins de composants que les ordinateurs à usage général, ce qui permet de réduire les coûts de production et de maintenance.

Sécurité

Les ordinateurs embarqués offrent également une plus grande sécurité que les ordinateurs traditionnels, car ils sont conçus pour être extrêmement fiables et difficiles à pirater. Ils sont donc parfaits pour protéger les données sensibles telles que les dossiers des clients ou les informations financières. En outre, les systèmes peuvent être configurés pour prendre en charge une variété de systèmes d'exploitation différents sans avoir à remplacer le matériel.

L'installation des PC embarqués varie en fonction de leur facteur de forme et des exigences de l'application. Les variantes de PC industriels embarqués sont souvent montées sur rail DIN car elles permettent une intégration facile dans les panneaux de contrôle, mais il existe également des options de fixation sur des moniteurs ou des murs pour une utilisation dans des kiosques ou des panneaux d'affichage numérique.

Le choix de l'ordinateur adapté à votre application doit tenir compte de plusieurs éléments. Il est essentiel de comprendre les dimensions de l'appareil, les contraintes physiques de son environnement, les niveaux de vibration, etc. pour s'assurer que l'ordinateur peut être installé de manière sûre et efficace.

Prenez également en compte les exigences de performance, telles que la vitesse du processeur, la taille de la mémoire et la capacité de stockage. Assurez-vous que le processeur que vous choisissez peut supporter la charge de travail prévue, que les besoins en énergie de l'ordinateur peuvent être satisfaits et que les câbles et adaptateurs nécessaires peuvent être fixés avant l'installation.

Assured Systems propose une large gamme d'ordinateurs embarqués et peut préconfigurer les appareils en fonction de vos besoins exacts. Si vous ne trouvez pas de solution appropriée "sur étagère", nous pouvons construire des boîtiers et des configurations sur mesure pour répondre aux limites de votre application - nous concevons et construisons des solutions entièrement sur mesure à partir de la base dans notre centre de conception. Une fois que vous avez choisi une plate-forme de base, une nomenclature fixe est définie. Une nomenclature fixe signifie qu'aucun des composants ne changera si vous avez besoin d'un approvisionnement continu. Nous testons également tous les systèmes informatiques avant de les expédier. Si nécessaire, nous pouvons également mettre le système sous charge et émuler toutes les routines de test dont vous avez besoin. Une fois construits et testés, un niveau de stock convenu sera également conservé sur nos étagères afin de garantir que vos systèmes sont prêts à être livrés le jour suivant.

Pour de plus amples informations sur les produits, des demandes d'assistance ou simplement pour discuter plus en détail de votre application, n'hésitez pas à nous contacter dès aujourd'hui.