ECUE X9S713 - Conception VHDL

UE Informatique S7 - 2.5 ECTS



 Structure & Enseignants
Type
Heures
Enseignants Associés
CM 1.5 (x1)
 Pascal Benoit 1.5h
TP 15 (x4)
 Mariane Comte 30h
 Pascal Benoit 30h
CMTD 13.5 (x2)
 Pascal Benoit 27h


 Description
Enseignant Responsable Pascal Benoit
THE 30
Description ECUE

Bases de la conception des circuits numériques en langage VHDL et mise en oeuvre sur cible FPGA.

Mots clés VHDL
Simulation
Synthèse
FPGA
Modalités de contrôle
  • Contrôle continu en cours (QCM)
  • Pointage en TD
  • Pointage et comptes-rendus en TP
Contexte

L'objectif de ce cours est de maîtriser les bases de la conception des circuits numériques en langage VHDL. Les éléments de syntaxe sont introduits sur des exemples concrets de circuits combinatoires et séquentiels, permettant dans un premier temps de simuler le fonctionnement de ces composants, puis de les implémenter sur une cible FPGA. Le VHDL est un langage informatique particulier, car il ne permet pas de programmer une machine comme on le fait en C ou en C++. Son rôle est de décrire du "matériel", des composants numériques. On trouve une application directe du VHDL dans le domaine de la microélectronique, pour la conception des circuits intégrés. C'est même un langage incontournable dans ce contexte car tous les blocs numériques sont décrits en HDL. Mais le VHDL ne se limite pas au seul domaine de la microélectronique. On trouve aujourd'hui de nombreuses applications dans le domaine des systèmes embarqués, notamment par l'utilisation de composants logiques programmables tels que les FPGA, qui permettent une flexibilité et des performances plus élevées que les microcontrôleurs.

Contenu
  • Introduction au flot de conception VHDL
  • Logique combinatoire simple
    • Tutoriel ISE/Simulation
    • Composants à base de portes logiques
    • Conception hiérarchique
  • Opérateurs arithmétiques
    • additionneur à base de portes logiques
    • additionneur comportemental
    • process
    • additionneur avec Carry Flag / Overflow Flag
    • généricité
  • Variables et signaux
    • concept de variable dans les process
    • contexte d'utilisation des variables et des signaux
  • Composants séquentiels
    • bascule D Flip Flop
    • bascule avec reset synchrone ou reset asynchrone
    • registre
    • compteurs et compteurs modulo N
  • Machines à états finis synchrones
    • architecture des MEF
    • MEF simple pour le contrôle d'un feu tricolore
  • Série de TP : Initiation à la synthèse, implémentation sur FPGA, Digicode, ...
Ressources
  • Documents de cours / TD / TP sont disponibles en ligne 
  • Utilisation de l'iPad pour le support de cours et pour les QCM
  • Mise à disposition des cartes FPGA
Prérequis
+ X9S503 - Systèmes logiques S5
+ X9S611 - Systèmes logiques S6
+ -
+ -


 Connaissances
#
Libellé
N
A
M
E
0
Langages HDL pour la modélisation de circuits et systèmes intégrés, et la programmation de circuits logiques programmables x
1
Place des HDL dans les flots de conception / programmation x
2
Architecture des FPGA x
3
Les différentes étapes d'un flot de conception (programmation) de circuits numériques (logiques programmables) x
4
Méthode de conception HDL et de validation par simulation x
5
Méthode de conception HDL et synthèse sur circuit logique programmable x
6
Modélisation VHDL de composants combinatoires simples à base de portes logiques combinatoires et de processus combinatoires x
7
Modélisation VHDL de composants arithmétiques à base de portes logiques et de processus combinatoires x
8
Modélisation VHDL de composants séquentiels à base de processus séquentiels x
9
Conception structurelle et hiérarchique par association et instanciation de composants x
10
Syntaxe de base du VHDL pour la description de circuits x
11
Syntaxe avancée du VHDL x
12
Modélisation VHDL de Machines à Etats Finis x


 Compétences
#
Libellé
N
A
M
E
0
Concevoir, simuler et implémenter des circuits combinatoires x
1
Concevoir, simuler et implémenter des circuits séquentiels x
2
Concevoir, simuler et implémenter des machines à états finis synchrones x


 Capacités
#
Libellé
Non
Oui
1
Rédiger x
2
Communiquer x
3
Travailler en équipe x
4
Animer et piloter un groupe, un projet x
5
Rigueur et organisation x
6
Sens pratique x
7
Sens critique x
8
Ouverture d'esprit x
9
Capacité d'analyse et de synthèse x
10
Capacité d'abstraction, logique x
11
Capacité d'initiative x
12
Créativité x


 Compétences RNCP
Type
#
Libellé
0
1
2
CTI
1
Aptitude à mobiliser les ressources d'un large champ de sciences fondamentales. x
CTI
2
Connaissance et compréhension d'un champ scientifique et technique de spécialité. x
CTI
3
Maîtrise des méthodes et des outils de l'ingénieur : identification et résolution de problèmes, même non familiers et non complètement définis, collecte et interprétation de données, utilisation des outils informatiques, analyse et conception de systèmes complexes, expérimentation. x
CTI
4
Capacité à s'intégrer dans une organisation, à l'animer et à la faire évoluer : engagement et leadership, management de projets, maîtrise d'ouvrage, communication avec des spécialistes comme avec des non-spécialistes. x
CTI
5
Prise en compte des enjeux industriels, économiques et professionnels : compétitivité et productivité, innovation, propriété intellectuelle et industrielle, respect des procédures qualité, sécurité. x
CTI
6
Aptitude à travailler en contexte international : maîtrise d'une ou plusieurs langues étrangères, sûreté, intelligence économique, ouverture culturelle, expérience internationale. x
CTI
7
Respect des valeurs sociétales : connaissance des relations sociales, environnement et développement durable, éthique. x
POL
1
Aptitude à participer aux actions de recherche et développement des entreprises, éventuellement en lien avec les acteurs de la recherche publique, et à apporter l’esprit d’innovation favorisant l’évolution technologique. x
MEA-SE
1
Spécifier et modéliser dans leur environnement des systèmes embarqués, sous contrainte de cahier des charges, en intégrant les évolutions de l'état de l'art. x
MEA-SE
2
Concevoir, simuler, prototyper et programmer des systèmes embarqués. x
MEA-SE
3
Réaliser, industrialiser, tester et maintenir des systèmes embarqués. x
MEA
4
Spécifier et concevoir des circuits et systèmes intégrés en vue de leur production industrielle. x
MEA
5
Modéliser un système physique, puis concevoir et mettre en œuvre une architecture de contrôle/commande adaptée. x