Transcript Le prototypage rapide en EC

Séminaire national
BTS SYSTÈMES NUMÉRIQUES
Informatique
& Réseaux
Électronique
& Communication
Séminaire national
BTSde
SYSTÈMES
Eléments
constat NUMÉRIQUES
Le prototypage rapide dans le cadre
des enseignements en BTS SN
Yves Leteurtre, enseignant en BTS Systèmes Electroniques
Lycée Chevrollier à Angers, Académie de Nantes
Séminaire national
BTSde
SYSTÈMES
Eléments
constat NUMÉRIQUES
Objectif pour la profession :
Valider l’étude d’un système électronique numérique sans développement
matériel et bénéficier de l’interopérabilité des fichiers concernant l’étude
préliminaire pour la phase d’industrialisation.
•
•
•
•
Gain de Vitesse du développement
Optimiser les coûts de R&D
S’assurer de la faisabilité numérique en
amont du projet
Ré-exploiter des solutions existantes déjà
validées
Séminaire national
BTSde
SYSTÈMES
Eléments
constat NUMÉRIQUES
Eléments du référentiel d’activités professionnelles (RAP)
Prototyper ?
Proposer des solutions, réaliser un 1er exemplaire
S8.2
1
3
Qualification des signaux
1
3
CEM conduite et rayonnée
2
3
2
3
IR
EC
Méthodologies de
mesure SYSTÈMES NUMÉRIQUES
2
3
Séminaire national
BTS
Eléments
de constat
Modes opératoires
S8.3
Instrumentation virtuelle
Quels usages en BTS SN ?
Amplitude, temps, fréquence, phase
Caractéristiques des signaux
Retour sur le référentiel :
S9. Fabrication
S9.1
Fabrication d'une carte de
câblage imprimé
Processus de fabrication
2
Technologie des boîtiers et des PCB
2
Routage des circuits électroniques (CAO)
2
Règle de l’art
2
Format des fichiers d’échange
2
Composants programmables numériques (FPGA)
S9.2
2
Composants programmables mixtes : analogique/numérique
Prototypage rapide avec des
outils adaptés
Microcontrôleurs, DSP
3
3
3
Ces outils seront mis en œuvre notamment durant les phases de projets.
3
Séminaire national
BTSde
SYSTÈMES
Eléments
constat NUMÉRIQUES
Le prototypage rapide en électronique ?
Le prototypage rapide prend son essor dans la conception de systèmes
électroniques. Exemples de supports :
Nanoboard :
solution FPGA
PSOC : solution mixte
analogique numérique
Penda II :
solution Microcontrôleur
Séminaire national
BTSde
SYSTÈMES
Eléments
constat NUMÉRIQUES
Les concepts associés à la programmation des FPGA
Implantation
de SOC
Mise en œuvre d’IP
Accélération
de code C en HDL
Implantation
de Processeurs virtuels
Débogage de code
sur cible FPGA
Programmation
en C, C++, VHDL
Simulation
Ces concepts sont présentés dans les TP de formations Ressources du RNR STI Eduscol
Séminaire national
BTSde
SYSTÈMES
Eléments
constat NUMÉRIQUES
Le support retenu
La Nanoboard 3000
Et le logiciel
ALTIUM DESIGNER
Le cœur de la Nanoboard
est un FPGA CYCLONE III
de chez ALTERA
Séminaire national
BTSde
SYSTÈMES
Eléments
constat NUMÉRIQUES
Ressources RNR STI Eduscol
Organisation
TP formatifs
Mini projets
Projet
Exploitation ALTIUM FPGA
•TP formatifs
•Mini projet
•Prototypage au sein d’un projet
Séminaire national
BTSde
SYSTÈMES
Eléments
constat NUMÉRIQUES
Ressources RNR STI Eduscol
Organisation
TP formatifs
Mini projets
Projet
Séminaire national
BTSde
SYSTÈMES
Eléments
constat NUMÉRIQUES
Quel usage en BTS SN ?
Organisation
TP formatifs
Mini projets
Projet
Perspective
8 TP formatifs permettent
aux étudiants de
s’approprier le logiciel et les
concepts.
Formation initiale à minima :
2 TP
4 heures de formation
TP1 : Découverte du logiciel
TP4 : Implanter et programmer un
processeur dans un FPGA
Séminaire national
BTSde
SYSTÈMES
Eléments
constat NUMÉRIQUES
Quel usage en BTS SN ?
Organisation
TP formatifs
Mini projets
Projet
Perspective
Mini projet 1 : Commande de Console DMX: 24 heures
CLK_BRD
SRAM0_D[15..0]
SRAM0_A[17..0]
SRAM0_E
SRAM0_W
SRAM0_OE
SRAM0_UB
SRAM0_LB
IS61LV25616AL-10TL
ISSI
NANOBOARD_INTERFACE
XSRAM_SRAM0_D[15..0]
XSRAM_SRAM0_A[17..0]
XSRAM_SRAM0_CE
XSRAM_SRAM0_WE
XSRAM_SRAM0_OE
XSRAM_SRAM0_UB
XSRAM_SRAM0_LB
XSRAM_SRAM1_D[15..0]
XSRAM_SRAM1_A[17..0]
XSRAM_SRAM1_CE
XSRAM_SRAM1_WE
XSRAM_SRAM1_OE
XSRAM_SRAM1_UB
XSRAM_SRAM1_LB
SRAM1_D[15..0]
SRAM1_A[17..0]
SRAM1_E
SRAM1_W
SRAM1_OE
SRAM1_UB
SRAM1_LB
ISSI
U1
Configurable Nanoboard Interface
IS61LV25616AL-10TL
U_ConsoleDMX
ConsoleDMX.OpenBus
CLK_I
U2
NB_LEDS_LED_R[7..0]
NB_LEDS_LED_G[7..0]
NB_LEDS_LED_B[7..0]
U3
CLK
LED_R[7..0]
LED_G[7..0]
LED_B[7..0]
INIT
RST_I
VCC
DELAY[7..0]
FPGA_STARTUP8
U4
TEST_BUTTON
INV
OR2S
VCC
RS485_RX_EN
RS485_RXD
RS485_TXD
RS485_TX_EN
DMX_UART_RXD
DMX_UART_TXD
DMX_UART_RTS
DMX_UART_CTS
GND
Séminaire national
BTSde
SYSTÈMES
Eléments
constat NUMÉRIQUES
Quel usage en BTS SN ?
Organisation
TP formatifs
Mini projets
Projet
Perspective
Mini projet 2 : Traitement audio par FPGA : 24 heures
Séance 1
Etape 1 : Découverte du sujet et du matériel
Etape 2 : TD1 : Etude structurelle de la Nanoboard 3000
Etape 3 : Mesure sur le système existant : l’ampli MATTRIX100.
Etape 4 : Ecriture du VI générateur du son d’une guitare.
Etape 5 : Traitement numérique du signal : filtre Vs=Ve.
Etape 6 : Traitement numérique du signal : évolution N°1
Etape 7 : Traitement numérique du signal . : effet FLANGER.
Etape 8 : Vérifier par mesure les attentes du cahier des charges.
Séance 2
Séance 3
Séance 4
Séance 5
Séance 6
Séminaire national
BTSde
SYSTÈMES
Eléments
constat NUMÉRIQUES
Quel usage en BTS SN ?
Organisation
TP formatifs
Mini projets
Projet
Perspective
Organisation d’un projet de fin d’étude en deux « runs »
Phase 1 :
Phase 2 :
Prototypage
rapide
Solution
embarquée
Développer et valider une
solution SOC dans un FPGA
Transférer la solution testée par le
prototypage rapide dans un FPGA sur
une carte fille
Séminaire national
BTSde
SYSTÈMES
Eléments
constat NUMÉRIQUES
Quel usage en BTS SN ?
Organisation
TP formatifs
Retour d’expérience
Mini projets
Projet
Contrôle du trafic routier par magnétomètre
Entreprise partenaire :
Centres d’Etudes
Techniques de l’Equipement
Solutions :
FPGA sous ALTIUM
à valider
par prototypage rapide.
Perspective
Séminaire national
BTSde
SYSTÈMES
Eléments
constat NUMÉRIQUES
Quel usage en BTS SN ?
Organisation
TP formatifs
Retour d’expérience
Mini projets
Projet
Contrôle du trafic routier par magnétomètre
Fonctions réalisées
par la Nanoboard 3000
Perspective
Séminaire national
BTSde
SYSTÈMES
Eléments
constat NUMÉRIQUES
Quel usage en BTS SN ?
Organisation
TP formatifs
Retour d’expérience
Mini projets
Projet
Perspective
Ressources fournies aux étudiants
pour un projet
TP formatif « debuguer
un programme C »
Schéma
FPGA
+ Open Bus
Sous forme
papier
Exemple de
programme C à
adapter
issus
du site
ALECOP
Séminaire national
BTSde
SYSTÈMES
Eléments
constat NUMÉRIQUES
Quel usage en BTS SN ?
Organisation
TP formatifs
Schémas Open bus :
Les IP mises en œuvre
par les étudiants
Retour d’expérience
Mini projets
Projet
Perspective
Séminaire national
BTSde
SYSTÈMES
Eléments
constat NUMÉRIQUES
Quel usage en BTS SN ?
Organisation
TP formatifs
Retour d’expérience
Mini projets
Projet
Perspective
1er RUN validé
pour la solution
Bus CAN
Séminaire national
BTSde
SYSTÈMES
Eléments
constat NUMÉRIQUES
Quel usage en BTS SN ?
Organisation
TP formatifs
Retour d’expérience
Mini projets
Projet
Perspective
Solution CAN : Deuxième RUN
L'étudiant dessine une carte mère compatible avec la carte DE0_NANO
Carte mère
Carte DE0_NANO
Séminaire national
BTSde
SYSTÈMES
Eléments
constat NUMÉRIQUES
Quel usage en BTS SN ?
Organisation
TP formatifs
Retour d’expérience
Mini projets
Projet
Perspective
Solution CAN : Deuxième RUN
L'étudiant implante la solution validée par prototypage rapide sur la
carte DE0_NANO
FPGA : CYCLONE IV
EP4CE22F17
Cellules logiques : 47
Boîtier : BGA
Broches : 256
Alimentation : 1.27V
Séminaire national
BTSde
SYSTÈMES
Eléments
constat NUMÉRIQUES
Quel usage en BTS SN ?
Organisation
TP formatifs
Mini projets
Projet
Perspective !
Organisation d’un projet de fin d’étude en deux « runs »
Phase 1 :
Phase 2 :
Prototypage
rapide
Solution
embarquée
Dans le cadre d'un projet commun EC / IR, le développement logiciel pourra se
limiter au test fonctionnel des solutions matérielles développées pour l’option
EC. Le développement logiciel sera complet pour l’option IR
Séminaire national
BTSde
SYSTÈMES
Eléments
constat NUMÉRIQUES
AVANT : la faisabilité n’est prouvée qu’à l’issue du projet
Projet
Waterfall
Projet
Cycle en V
APRES : A l’issue de la phase de prototypage rapide la faisabilité
est connue, gain de réactivité dans le projet.
Projet en 2 RUNS
Merci de votre écoute