1 er cours de GPA-787 Microsystèmes 29 avril 2014 © Guy Gauthier ing.1

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1er cours de GPA-787Microsystèmes

29 avril 2014

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Présentation du plan de cours et du site WEB

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Plan de cours GPA787 – Microsystèmes

Site du cours GPA787 – Microsystèmes

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Sujets potentiellement abordés Programmation en langage C Présentation de l’AT91SAM9G45 et de la carte

Mini6045 d’Embest Architecture interne de l’AT91SAM9G45 Périphériques du montage de laboratoire

Introduction à la modulation et démodulation AM Algorithmes itératifs Rappel de notions sur la transformée en z Représentation des signaux

Théorème d’échantillonnage de Nyquist-Shannon Filtres numériques vs filtres analogiques

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Sujets potentiellement abordés Notions de filtres FIR et IIR Les fonctions de fenêtres Les filtres basés sur la transformation

bilinéaire Les filtres de Butterworth et de Chebyshev La série de Fourier Les transformées de Fourier (FFT et DFT) La transformée de Hartley La commande de procédés

PID Mode de glissement

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Sujets potentiellement abordés Conversion analogique/numérique Conversion numérique/analogique Les erreurs de quantification Programmation en temps réel

Système d'opérations multitâches Les sémaphores

La sécurité et les logiciels Exemples de situations problématiques

Therac 25 !

Le traitement d'images Format de compression JPEG et MPEG

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Structure d’un microsystème Un microsystème typique comporte 3 modules

fonctionnels.

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Structure d’un microsystème

CPU Horloge

Interface Mémoire

Bus d’adresse

Bus de données

Bus de contrôle

Périphériquesexternes

BUS

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L’unité centrale Elle comporte:

Un ensemble de registres Une unité logique et arithmétique (ALU) Un ensemble de circuits de contrôle.

La structure dépend du fabricant.

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Exemples: TMS320C30

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Exemples: TMS320C30

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Exemples: TMS320C30

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Architectures

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Architectures

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CISC : Complex Instruction Set Computer Microprocesseur à jeu d'instruction étendu

Jeu d’instructions très élaboré; Modes d’adressages complexes.

Exemple du TMS320C30 Beaucoup de mode d’adressages divers

Bits renversés Circulaires

Beaucoup d’instructions diverses Instructions parallèles

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RISC : Reduced Instruction Set Computer Microprocesseur à jeu d'instruction réduit

Jeu d’instructions facile à décoder Instructions simples

ARM926EJ

Exécution d’instructions sans pipeline Exécution de 3 instructions:

Si un cycle d’horloge par étape, cela va prendre 15 cycles pour exécuter ces trois instructions.

Moyenne de 5 cycles par instructions.

Exécution d’instructions avec un pipeline Exécution de 5 instructions:

Si un cycle d’horloge par étape, cela va prendre 9 cycles pour exécuter ces cinq instructions.

Moyenne de 1.8 cycles par instructions. Donc 2.78 fois plus rapide pour une fréquence d’horloge donnée.

Problème avec les branchements. Solution: les décaler…

Description des acronymes IF (Instruction Fetch) charge l'instruction à exécuter

dans le pipeline. ID (Instruction Decode) décode l'instruction et

adresse les registres. EX (Execute) exécute l'instruction (par la ou les

unités arithmétiques et logiques). MEM (Memory), dénote un transfert depuis un

registre vers la mémoire dans le cas d'une instruction du type STORE (accès en écriture) et de la mémoire vers un registre dans le cas d'un LOAD (accès en lecture).

WB (Write Back) stocke le résultat dans un registre. La source peut être la mémoire ou bien un registre

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Domaines d’application Astronautique:

Premier système embarqué: Apollo Guidance Computer (1967)

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Domaines d’application Automates programmables. Électroménagers.

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Domaines d’application Équipements médicaux; Guichets automatiques; Imprimantes; Photocopieurs; Informatique;

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Domaines d’application Métrologie; Militaire; Multimédia; Télécommunications; Transport.

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Applications General-Purpose DSP

Digital filtering

Convolution

Correlation

Hilbert transforms

Fast Fourier transforms (FFTs)

Adaptive filtering

Windowing

Waveform generation

Discrete cosine transforms

Hartley transforms

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Applications Instrumentation

Spectrum analysis

Function generation

Pattern matching

Seismic processing

Transient analysis

Digital filtering

Phase-locked loops

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Applications Control

Disk control

Servo control

Robot control

Laser printer control

Engine control

Motor control

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Applications Automotive

Engine control

Vibration analysis

Antilock brakes

Antiskid brakes

Adaptive ride control

Global positioning navigation

Voice commands

Digital radio

Cellular telephones

Active suspension

Noise suppression

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Applications Automotive

Electronic power steering

4-wheel steering

Air bag control

System diagnosis

Radar detectors

Intelligent cruise control

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Applications Telecommunications

Hand-free speaker phones/echo cancellations

ADPCM transcoders

Digital PBXs

Line repeaters

Channel multiplexing

1200- to 56,000 kilobit modems

Adaptive equalizers

DTMF encoding/decoding

Data encryption

Low-speed transcoders/vocoders

ISDN basic/primary rate interfaces

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Applications Telecommunications

FAX

Cellular telephones

Cordless telephones

Digital speech interpolation (DSI)

Packet switching and protocol

Videoconferencing/video com-pression/multimedia

Spread spectrum communications

Answering machines

Cable modems

Network switching

Modems

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Applications Consumer

Radar detectors

Power tools

Digital audio/TV

Music synthesizer

Educational toys

Answering machines

Multimedia

Digital cameras

Digital videodisk players

White goods (dishwashers, washing machines, etc.)

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Applications Consumer

Karaoke

Feature phones

Arcade games

Set top boxes

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Applications Graphics/Imaging

3-D rotation

Robot vision

Image transmission/ compression

Pattern recognition

Image enhancement

Homomorphic processing

Workstations

Animation/digital map

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Applications Voice/Speech

Voice mail

Speech vocoding

Speech recognition

Speaker verification

Speech enhancement

Speech synthesis

Text-to-speech

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Applications Industrial

Robotics

Numeric control

Security access

Power line monitors

Active noise cancellation

Electronic meters

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Applications Computers

Laser printers/copiers

Scanner/bar-code scanner

Optical character recognition (OCR)

Neural networks

High-speed array processors

Imaging

Videoconferencing

Modems

Networking controller

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Applications Military

Secure communications

Radar processing

Sonar processing

Image processing

Navigation

Missile guidance

Radio frequency modems

http://themarvinproject.free.fr/dsp/

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Exemple de la puissance d’un DSP Produit de deux vecteurs:

Répétion d ’un bloc

Instructions en parallèles