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

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

2 Présentation du plan de cours et du site WEB © Guy Gauthier ing.2 Plan de cours GPA787 – Microsystèmes Site du cours GPA787 – Microsystèmes

3 Sujets potentiellement abordés © Guy Gauthier ing.3 Programmation en langage C Présentation de lAT91SAM9G45 et de la carte Mini6045 dEmbest Architecture interne de lAT91SAM9G45 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 déchantillonnage de Nyquist-Shannon Filtres numériques vs filtres analogiques

4 Sujets potentiellement abordés © Guy Gauthier ing.4 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

5 Sujets potentiellement abordés © Guy Gauthier ing.5 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

6 Structure dun microsystème © Guy Gauthier ing.6 Un microsystème typique comporte 3 modules fonctionnels.

7 Structure dun microsystème © Guy Gauthier ing.7 CPUHorloge InterfaceMémoire Bus dadresse Bus de données Bus de contrôle Périphériques externes BUSBUS

8 Lunité centrale © Guy Gauthier ing.8 Elle comporte: Un ensemble de registres Une unité logique et arithmétique (ALU) Un ensemble de circuits de contrôle. La structure dépend du fabricant.

9 Exemples: © Guy Gauthier ing.9 TMS320C30

10 Exemples: © Guy Gauthier ing.10 TMS320C30

11 Exemples: © Guy Gauthier ing.11 TMS320C30

12 Architectures © Guy Gauthier ing.12

13 Architectures © Guy Gauthier ing.13

14 CISC : Complex Instruction Set Computer Microprocesseur à jeu d'instruction étendu Jeu dinstructions très élaboré; Modes dadressages complexes. Exemple du TMS320C30 Beaucoup de mode dadressages divers Bits renversés Circulaires Beaucoup dinstructions diverses Instructions parallèles 14

15 RISC : Reduced Instruction Set Computer Microprocesseur à jeu d'instruction réduit Jeu dinstructions facile à décoder Instructions simples ARM926EJ 15

16 Exécution dinstructions sans pipeline Exécution de 3 instructions: Si un cycle dhorloge par étape, cela va prendre 15 cycles pour exécuter ces trois instructions. Moyenne de 5 cycles par instructions.

17 Exécution dinstructions avec un pipeline Exécution de 5 instructions: Si un cycle dhorloge 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 dhorloge donnée. Problème avec les branchements. Solution: les décaler…

18 Description des acronymes IF (Instruction Fetch) charge l'instruction à exécuter dans le pipeline. ID (Instruction Decode) décode l'instruction et adresse les registres.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).mémoire WB (Write Back) stocke le résultat dans un registre. La source peut être la mémoire ou bien un registre

19 Domaines dapplication © Guy Gauthier ing.19 Astronautique: Premier système embarqué: Apollo Guidance Computer (1967)

20 Domaines dapplication © Guy Gauthier ing.20 Automates programmables. Électroménagers.

21 Domaines dapplication © Guy Gauthier ing.21 Équipements médicaux; Guichets automatiques; Imprimantes; Photocopieurs; Informatique;

22 Domaines dapplication © Guy Gauthier ing.22 Métrologie; Militaire; Multimédia; Télécommunications; Transport.

23 Applications © Guy Gauthier ing.23 General-Purpose DSP Digital filtering Convolution Correlation Hilbert transforms Fast Fourier transforms (FFTs) Adaptive filtering Windowing Waveform generation Discrete cosine transforms Hartley transforms

24 Applications © Guy Gauthier ing.24 Instrumentation Spectrum analysis Function generation Pattern matching Seismic processing Transient analysis Digital filtering Phase-locked loops

25 Applications © Guy Gauthier ing.25 Control Disk control Servo control Robot control Laser printer control Engine control Motor control

26 Applications © Guy Gauthier ing.26 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

27 Applications © Guy Gauthier ing.27 Automotive Electronic power steering 4-wheel steering Air bag control System diagnosis Radar detectors Intelligent cruise control

28 Applications © Guy Gauthier ing.28 Telecommunications Hand-free speaker phones/echo cancellations ADPCM transcoders Digital PBXs Line repeaters Channel multiplexing to 56,000 kilobit modems Adaptive equalizers DTMF encoding/decoding Data encryption Low-speed transcoders/vocoders ISDN basic/primary rate interfaces

29 Applications © Guy Gauthier ing.29 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

30 Applications © Guy Gauthier ing.30 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.)

31 Applications © Guy Gauthier ing.31 Consumer Karaoke Feature phones Arcade games Set top boxes

32 Applications © Guy Gauthier ing.32 Graphics/Imaging 3-D rotation Robot vision Image transmission/ compression Pattern recognition Image enhancement Homomorphic processing Workstations Animation/digital map

33 Applications © Guy Gauthier ing.33 Voice/Speech Voice mail Speech vocoding Speech recognition Speaker verification Speech enhancement Speech synthesis Text-to-speech

34 Applications © Guy Gauthier ing.34 Industrial Robotics Numeric control Security access Power line monitors Active noise cancellation Electronic meters

35 Applications © Guy Gauthier ing.35 Computers Laser printers/copiers Scanner/bar-code scanner Optical character recognition (OCR) Neural networks High-speed array processors Imaging Videoconferencing Modems Networking controller

36 Applications © Guy Gauthier ing.36 Military Secure communications Radar processing Sonar processing Image processing Navigation Missile guidance Radio frequency modems

37 Exemple de la puissance dun DSP © Guy Gauthier ing.37 Produit de deux vecteurs: Répétion d un bloc Instructions en parallèles


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