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Conception matérielle

Conception matérielle

En pratique :

Volume horaire de cours : 40
Volume horaire global de TP : 20
Langue principale : français
Nombre de crédits européens : 5

Description du contenu de l'enseignement

Spécification et modélisation matérielles pour les systèmes numériques (SystemC, VHDL)
Méthodologie et outils de conception matérielle en vue de l’implémentation d’applications sur FPGA
Sécurité dans les systèmes matériels (FPGA et ASIC).

  • Utiliser et développer des langages spécifiques pour la spécification et la modélisation matérielles pour les systèmes numériques (SystemC, VHDL)
  • Choisir et développer des plateformes particulières dédiées aux implantations matérielles et logicielles (ADC, DAC, FPGA, DSP)
  • Choisir les filières technologiques

Compétences à acquérir

À l'issue de ce cours, l’étudiant sera capable de porter une application sur FPGA en utilisant des IP constructeur ou en développant ses propres IP écrites en VHDL. Il sera capable de développer une application associant un processeur embarqué dans un FPGA de type NIOS et des IP matérielles.

Il aura des notions de sécurité, de cryptographie, et connaîtra des moyens à mettre en œuvre pour tester et sécuriser des composants matériels soumis à des attaques naturelles ou volontaires.

Il saura appliquer ses connaissances en conception matérielle pour l’implémentation d’applications de type traitements vidéo, radio logicielle sur des architectures reconfigurables.


Modalités d’organisation et de suivi

  • Contrôles continus : moyenne des comptes-rendus de TP et de l’exposé

. Comptes-rendus à rendre à la suite des travaux pratiques.
  . Exposé oral sur une des thématiques abordées dans ce module d'enseignement.  

  • En session de rattrapage : une épreuve écrite

Discipline

  • Spécification et modélisation matérielles pour les systèmes numériques ( 7h CM)

. Etude de cas : du cahier des charges à la spécification architecturale

  • Méthodologie et outils de conception matérielle en vue de l’implémentation d’applications sur FPGA (4h CM et 12h TP)

. VHDL pour la synthèse
  . Développement de composants IP (intellectual Property) décrits en VHDL
. Utilisation d’IP constructeurs (Altera)
. Utilisation des outils de conception Quartus et Modelsim
. Exploration architecturale
. Utilisation d’une plateforme de développement FPGA (DE2-Terasic – Technologie Intel Altera)
. Implantation d’un processeur embarqué NIOS  

  • Sécurité dans les systèmes matériels (FPGA et ASIC) (10h CM et 3h TP)

. Introduction à la cryptographie
. Attaques : invasives, non-invasives, par canaux auxiliaires,
. Perturbations naturelles du transistor au SoC (System on Chip)

  • Design for test dans les SoC (3h CM)

. Techniques de DFT (Scan, Bist, JTAG, Boundary Scan, …)

  • Portage d’applications vidéo sur FPGA (3h CM)
  • Architectures reconfigurables (13 h CM et 5h TP)

. Réseaux sur puce (NOC)
. Approches de haut niveau pour le multi-processing flot de données
. Application sur USRP
. Reconfiguration partielle des FPGA


Bibliographie, lectures recommandées

  • Sites constructeurs FPGA : Xilinx, Altera
  • Diaporamas fournis par les différents intervenants
  • Les techniques de l’ingénieur

 


Pré-requis

Pré-requis obligatoires

  • Maîtriser un langage de description du matériel (VHDL ou Verilog)
  • Maîtriser les différentes étapes nécessaires (synthèse logique, placement, routage) à la conception d’un système matériel sur FPGA
  • Avoir des connaissances des technologies FPGA
  • Avoir des connaissances en développement sur microcontrôleur