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Florent Kermarrec
Jeudi 4 septembre 2008 1
Projet de fin d'tudesTraitement du signal et communication numrique sur FPGA
Florent Kermarrec
Jeudi 4 septembre 2008 2
Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Prsentation du stagePrsentation du stage- ContexteContexte- Finalit
Analyse spectrale voie courte/voie longue sur FPGA
Liaison Gigabit Ethernet sur FPGA
Conclusion et perpectives
FPGA: Composant logique programmable
Florent Kermarrec
Jeudi 4 septembre 2008 3
Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Prsentation du stage
ThalesThalesUn des leaders mondial en lectronique pour:- l'aronautique- l'espace- la dfense- les technologies de l'information
68 00068 000 personnes dont 22 00022 000 ingnieurs travers le monde
Florent Kermarrec
Jeudi 4 septembre 2008 4
Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Prsentation du stage
Division aronautiqueDivision aronautique
~ 25 % du chiffre d'affairePropose une gamme d'quipements et de sous systmes dont:
- Radars de guerre lectronique et de surveillance maritime- Planches de bord- Cockpits
Florent Kermarrec
Jeudi 4 septembre 2008 5
Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Prsentation du stage
Service architecture numriqueService architecture numrique
Plus de 30 personnesConception et intgration de coffrets lectronique autours de en 3 ples:
- Ple ingnierie- Ple CLP (Composant Logique Programmable]- Ple Programme
Florent Kermarrec
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Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Prsentation du stageStructure d'un FPGA:
Florent Kermarrec
Jeudi 4 septembre 2008 7
Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Prsentation du stageMatrice d'un FPGA:
Florent Kermarrec
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Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Prsentation du stageFlot de conception d'un FPGA:
Simulation
Florent Kermarrec
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Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Prsentation du stagePrsentation du stage- Contexte- FinalitFinalit
Analyse spectrale voie courte/voie longue sur FPGA
Liaison Gigabit Ethernet sur FPGA
Conclusion et perpectives
Florent Kermarrec
Jeudi 4 septembre 2008 10
Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Prsentation du stage- Finalit Rcepteur de Guerre electronique:
-Analyse spectrale -Liaison Gigabit Ethernet
Florent Kermarrec
Jeudi 4 septembre 2008 11
Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Prsentation du stage- Finalit
Carte de traitement
-Amloration de l'existant par l'adjonction d'une connectivit G-Ethernet
Florent Kermarrec
Jeudi 4 septembre 2008 12
Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Prsentation du stage- Contexte- Finalit
Analyse spectrale voie courte/voie longue sur FPGAAnalyse spectrale voie courte/voie longue sur FPGA
Liaison Gigabit Ethernet sur FPGA
Conclusion et perpectives
Florent Kermarrec
Jeudi 4 septembre 2008 13
Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Analyse spectrale voie courte/voie longue sur FPGA
But: Transposer le signal temporel dans le domaine frquentiel pour une connaissance du milieu radiolectrique.
Rsolution frquentielle : Augmente avec le nombre de points intervenants dans le calcul de la FFT.
Rsolution Temporelle : Inversement proportionnelle la rsolution frquentielle.
Un savant compromis est ncessaire, sauf si ...
FFT: Tranforme de Fourier Rapide
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Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Analyse spectrale voie courte/voie longue sur FPGA
Voie d'analyse longue
Voie d'analyse courte
bonne rsolution frquentielle--> distinction de menaces de frquences proches
Rsolution temporelle et frquencielle leve--> 2 voies d'analyse:
bonne rsolution temporelle--> dtermination prcise du temps d'arrive de la menace
Florent Kermarrec
Jeudi 4 septembre 2008 15
Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Analyse spectrale voie courte/voie longue sur FPGA
Dmarche de conception adopte:Identification des contraintes et architecture du designen consquence
1) Mise en forme des donnes1) Mise en forme des donnes-Fentrage et overlapping
2) Cible Vise : Virtex 5 SX95T2) Cible Vise : Virtex 5 SX95T-Limitation en ressources et en frquence de fonctionnement
3] Utilisation d'une FFT complexe3] Utilisation d'une FFT complexe-Prsentation des donnes et reconstitution du spectre
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Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Analyse spectrale voie courte/voie longue sur FPGA1) Mise en forme des donnes1) Mise en forme des donnes
-Fentrage et overlapping
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Jeudi 4 septembre 2008 17
Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Analyse spectrale voie courte/voie longue sur FPGA1) Mise en forme des donnes1) Mise en forme des donnes
-Fentrage et overlapping
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Jeudi 4 septembre 2008 18
Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Analyse spectrale voie courte/voie longue sur FPGA2) Cible Vise : Virtex 5 SX95T2) Cible Vise : Virtex 5 SX95T
-Temps rel-Limitation en ressources et en frquence de fonctionnement
Frquence de fonctionnement :- suprieure 200 Mhz - impose 4 voies de traitement en // pour tenir la frquence d' chantillonnage.
Ressources:- facteur limitant : 640 DSPs
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Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Analyse spectrale voie courte/voie longue sur FPGA3] Utilisation d'une FFT complexe3] Utilisation d'une FFT complexe
-Prsentation des donnes et reconstitution du spectre
Algorithme de reconstitution
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Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Analyse spectrale voie courte/voie longue sur FPGA3] Utilisation d'une FFT complexe3] Utilisation d'une FFT complexe
-Prsentation des donnes et reconstitution du spectre
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Jeudi 4 septembre 2008 21
Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Analyse spectrale voie courte/voie longue sur FPGA3] Utilisation d'une FFT complexe3] Utilisation d'une FFT complexe
-Prsentation des donnes et reconstitution du spectre
--> 4 FFTs courtes pour la voie courte 4 FFTs longues pour la voie longue
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Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Analyse spectrale voie courte/voie longue sur FPGA-Reconstitution
formule:
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Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Analyse spectrale voie courte/voie longue sur FPGA-Reconstitution partie relle
Pipelinage du calcul
Latence de 8 coups d'horloge
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Jeudi 4 septembre 2008 24
Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Analyse spectrale voie courte/voie longue sur FPGA-Rsultats voie courte
matlab simulation modelsim erreur absolue
Florent Kermarrec
Jeudi 4 septembre 2008 25
Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Analyse spectrale voie courte/voie longue sur FPGA-Rsultats voie longue
matlab simulation modelsim erreur absolue
Florent Kermarrec
Jeudi 4 septembre 2008 26
Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Analyse spectrale voie courte/voie longue sur FPGA-Rsultats
-Rptitivit-Cohrence des voies-Erreur < 3 %
(Troncature,dynamique utilise, calcul flottant Matlab)-Projet valid par un test sur carte.
Florent Kermarrec
Jeudi 4 septembre 2008 27
Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Prsentation du stage- Contexte- Finalit
Analyse spectrale voie courte/voie longue sur FPGA
Liaison Gigabit Ethernet sur FPGALiaison Gigabit Ethernet sur FPGA
Conclusion et perpectives
Florent Kermarrec
Jeudi 4 septembre 2008 28
Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Liaison Gigabit Ethernet sur FPGAContexte:
Florent Kermarrec
Jeudi 4 septembre 2008 29
Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Liaison Gigabit Ethernet sur FPGAContexte:
- Flexibilit de l'architecurepoint point vs bus partag pour le VME
- Performancesdbit utile > dbit VME
Florent Kermarrec
Jeudi 4 septembre 2008 30
Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Liaison Gigabit Ethernet sur FPGAContexte:
Dveloppement d'une pile UDP/IP hardware
Florent Kermarrec
Jeudi 4 septembre 2008 31
Traitement du signal et communication numrique sur FPGA
Liaison Gigabit Ethernet sur FPGAArchitecture:
Modle OSI
Transport
rseau
liaison donnes
physique
... ... ... correctement achemines[ports