SPECIALITE SYTEMES EMBARQUES

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Le but de ce cours est de permettre aux étudiants d’avoir une bonne connaissance de la conception des systèmes sur puce. Ils sont sensibilisés à la complexité grandissante de ses systèmes et à la nécessité de nouvelles méthodes de design facilitant la réutilisation de blocs matériels. La méthodologie HLS associée à des plateformes FPGA (SOC) est présentée comme une solution de prototypage rapide pour les SOC.

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Dans ce cours, les étudiants apprendront à prendre en compte les ressources limitées disponibles dans les systèmes pour produire des applications performantes. Une première partie sera consacrée à la programmation GPU pour fournir des traitements à haute vitesse en utilisant des frameworks dédiés tels que CUDA de Nvidia. Dans une seconde partie, l'approche TinyML sera étudiée pour montrer aux étudiants comment intégrer les techniques d'apprentissage profond dans un système contraint. Des applications telles que la reconnaissance vocale ou la prédiction de données de capteurs seront présentées à titre d'exemple.

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L'objectif principal de ce module est de permettre, via un projet, d’approfondir leurs connaissances sur l’interfaçage de cibles matérielles présentes dans les systèmes embarqués. Dans le cadre d’une mise en œuvre de communications pour une chaîne de traitement, et sous la forme d’un mini-projet, les étudiants mettront en place l’approvisionnement en données d’une architecture dédiée au traitement temps réel à partir de méthodes de prototypage rapide puis établir la communication avec des interfaces de visualisation et des liaisons d’échanges de données standardisées type WiFi.

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• Introduction au temps-réel
• Interactions matériel/logiciel
• Ordonnancement des tâches temps-réel
• Mécanismes de communication

• Mécanismes de synchronisation

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Le module porte sur l’établissement de réseaux sans fils hétérogènes d’actionneurs et de capteurs. Il vise à fournir les connaissances nécessaires à l’appréhension de l’environnement tant d’un point de vue : électromagnétique, matériau et climatique, pour l’établissement d’un réseau d’objets connectés. Associée à la prise en compte des caractéristiques de poids, gestion de l’énergie et de périodicité de contrôles, l’étudiant sera à même de définir une solution matériel spécifique aux besoins industriels.

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Positionnement dans le cursus ingénieur

La photonique est une science diffusante qui va interpeller tout ingénieur à un moment de sa carrière. Elle pénètre ainsi tous les secteurs d’ingénierie, via les aspects communication (de la généralisation des bus optiques aux communications satellitaires de demain), capteurs optiques (maintenant dans l’automobile et bientôt sur le téléphone portable de chacun), télémétrie laser (lidars embarqués pour la conduite autonome), lumière structurée (conformité en temps réel sur la chaîne de production). Le support physique d’Internet en est la plus brillante illustration : c’est un cocktail de haute technologie photonique combinant diodes lasers, fibres et amplificateurs optiques et multiplexage dense.

Contenus

Le laser et applications. Principes : amplificateur optique, cavité résonnante, cohérence. Propagation laser, modélisation et applications : divergence naturelle du faisceau, impulsions courtes, spectre optique, utilisation et contrôle de la polarisation.

Composants optoélectroniques rapides : DEL, diode laser, VCSEL, photodiodes PIN et à avalanche.

Fibre optique. Fibres monomodes et multimodes. Atténuation et longueur d’onde. Domaines d'utilisation. Éléments de technologie. Liaisons et connectique. Analyse par réflectométrie. Applications aux communications optiques. Problématique de la dispersion des signaux optiques (dispersions modale et chromatique) et solutions.

Composants d’optique intégrée. Coupleurs et multiplexeurs. Isolateurs et circulateurs. Modulateurs acousto-optiques et électro-optiques.

Applications : circuits optiques fondamentaux en optique intégrée. Amplificateurs et lasers à fibre dopée. Réflectomètres optiques. Introduction aux capteurs à fibres optiques.

Pratique expérimentale

• Des composants d’optique intégrée à un circuit photonique. Boucle à recirculation.
• De l’amplificateur optique au laser à fibre dopée
• La réflectométrie pour un diagnostic déporté des lignes en optique guidée
• Contrôle et modulation de la polarisation optique. Application aux communications en espace libre.

Capteur de déplacement sans contact à partir du speckle laser.

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