R3.ESE.15 Electronique spécialisée

À l’issue de cette ressource, l’étudiant doit être capable de :
– Identifier les contraintes et caractéristiques d’un système embarqué ;
– Définir les paramètres pour l’acquisition et la restitution d’un signal ;
– Mettre en œuvre une chaîne élémentaire de traitement du signal ;
– Mettre en œuvre des interfaces de signaux ;
– Mettre en œuvre un banc de mesures, de contrôle et de tests ;
– Vérifier tout ou partie d’un système par l’utilisation d’outil de simulation. 

Note : la mise en œuvre des TP pourra se faire à l’aide d’outils logiciels d’instrumentation (Labview, Matlab-Simulink, Scilab,
Octave...) ou de systèmes embarqués (microcontrôleur, FPGA...).
Les thèmes recommandés à développer pour atteindre les acquis d’apprentissage visés sont :
– Introduction aux systèmes embarqués :
– Définition et architectures générales des systèmes embarqués : interfaces capteurs/actionneurs (analogiques, numériques, CAN/CNA), ports E/S, unité centrale de traitement, communication sans fil, IHM (différents modes d’interaction), alimentation, mémoires (ROM, RAM, flash), unité de contrôle, OS ;
– Contraintes de développement et caractéristiques techniques des systèmes embarqués (coût, consommation, capacité mémoire, autonomie, fiabilité...) ;
– Types et choix de l’unité de traitement : processeurs à usage général (µP), spécialisé (µC, DSP) ou spécifique (FPGA,
ASIC, ASIP, ASSP, SoC, PSoC).
– Composants programmables FPGA :
– Introduction à l’architecture des composants programmables de type FPGA (blocs logiques, canaux de routage et
nœuds d’interconnexion, plots d’entrées/sorties, horloges, mémoires in-situ...) ;
– Codage en langage de description matérielle (VHDL ou Verilog), implémentation de circuits combinatoire et séquentiel (dont machines à états) ;
– Description hiérarchique et instanciation en VHDL et/ou schématique ;
– Vision structurelle, pin planning, simulation temporelle post routage... ;
– Implantation sur un circuit numérique programmable.
– Générateurs d’horloge et de signaux spécifiques :
– Oscillateur (quartz) ;
– PLL (synthèse d’horloge) ;
– Génération de signaux de tests par DDS.
– Complément numérisation du signal analogique et restitution :
– Principe de fonctionnement des CAN et CNA courants (Pipeline, SAR, Sigma-delta) ;
– Spectre échantillonné (TFD, FFT) ;
– Structure d’une chaîne d’acquisition :
– Acquisition séquentielle (décalée, simultanée) et parallèle de plusieurs grandeurs ;
– Types de cadencement d’échantillonnage : logiciel ou matériel, pt/pt ou fini ou continu ;
– Types de déclenchement : logiciel, numérique (niveau, front, pattern), analogique (niveau, front, fenêtre).
– Complément interfaçage, adaptation et traitement analogique de signaux :
– Interfaces optoélectroniques (photodiode, phototransistor) ;
– Utilisation d’un outil de synthèse de filtres analogiques à AOP : gabarit, choix du filtre (Bessel, Butterworth...), simulation ;
– Émetteur/Récepteur à fibres optiques.

– Assurer le maintien en condition opérationnelle d’un système
– Implanter un système matériel ou logiciel
– Concevoir la partie GEII d’un système
– Vérifier la partie GEII d’un système