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Instrumentation scientifique reconfigurable sur FPGA

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En Bref

Intervenant(s) :Thibault Rétornaz, Jean Michel Friedt
Type d'événement :Conférence
Niveau :Expert
Date :Mercredi 2 juillet 2008
Horaire :11h45
Durée :45 minutes
Langue :Français
Lieu :BIO/TD1 - IUT
Vidéo :http://free-electrons.com/pub/video/2008/rmll/rmll2008-thibault-retornaz-fpga.ogg

En nous basant sur la plateforme mise à disposition par l’association ARMadeus (www.armadeus.org), combinant un processeur puissant (cœur ARM9) et un FPGA, partageant leurs bus de communication, nous proposons quelques développements d’instruments pour la mesure de fréquence d’oscillateurs et de capture d’images depuis un capteur CMOS.

Un processeur fournit un outil de calcul général souple et puissant mais peu propice aux applications nécessitant un temps de réaction rapide (temps de latence associé à la gestion des interruptions). Une matrice de portes reconfigurables (FPGA) est un complément idéal à un processeur puisqu’il est reconfigurable par logiciel pour réaliser une tâche prédéfinie, mobilisant l’ensemble de ses capacités avec un temps de latence minimum, défini uniquement par le temps de propagation des signaux et la complexité des tâches requises.

Nous nous proposons d’illustrer l’intérêt de cette combinaison dans le cadre de la réalisation d’instruments scientifiques, notamment dédiés à la mesures et l’asservissement d’oscillateurs radiofréquence. Dans le cadre de la réalisation d’un dispositif de mesure embarqué de capteurs basés sur la mesure de fréquence d’oscillateurs à 433 MHz, nous avons réalisé un système combinant N compteurs de fréquence (N>=3) et une capture d’images.

Nous démontrons le fonctionnement de ce système pour la mesure de température et de contrainte, ainsi que la qualification des compteurs de fréquence en comparaison d’outils professionnels (Agilent HP53131A).

Les outils mis en œuvre sont la programmation VHDL, modules noyau Linux pour la communication rapide avec le matériel, le traitement des données en espace utilisateur, et cross-compilation de binaires pour ARM9 sur système Intel x86.

Nous passerons en revue les outils de développement, pour aborder un exemple simple de contrôle de mise sous tension d’une diode électroluminescente, pour ensuite aborder la gestion d’échanges de données entre FPGA et processeur. Nous appliquerons ces notions à la capture et affichage d’images depuis un capteur CMOS (Omnivision OV6620) et la mesure de compteurs radiofréquence (> 100 MHz).

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