Systèmes Electroniques Intégrés et Embarqués

Le module couvrira les points suivants:

• Lien fonction de transfert et équation différentielle
• Représentation et retour d’état continu (valeurs propres, stabilité)
• Représentation et retour d’état échantillonné
• Commande par retour d’état sans et avec bouclage intégral, commande LQR
• Observateurs d’état
• Commande non-linéaire avec exemples

Travaux pratiques: mise en place des acquis sur des exemples réels (par ex., moteurs électriques), programmation en python (bibliothèques numpy et control).

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Cette unité d’enseignement complète une formation de base en traitement du signal par des connaissances approfondies en signaux numériques déterministes ou aléatoires. Ces connaissances sont indispensables dans toutes les sciences pour l’ingénieur, le traitement des signaux numériques étant actuellement utilisé dans la majorité des applications.

Dans une première partie (10h30 Cours, 6h TP), le cours aborde les aspects échantillonnage et quantification des signaux continus et la relation entre signaux numériques et signal continu original. On y définit la transformée de Fourier discrète des signaux numérique, son estimation et son usage sur des signaux déterministes réels.

La seconde partie du cours (9h Cours, 4h30 TD, 3h TP) est dédiée aux signaux aléatoires et comment les propriétés de certains signaux aléatoires peuvent être utilisées soit pour réduire la part aléatoire d’un signal dont on souhaite privilégier la partie déterministe (filtrage, augmentation du rapport signal sur bruit, …) soit pour améliorer la transmission de l’information ou encore identifier des systèmes complexes linéarisés.

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• Cette unité d’enseignement complète la formation de base en électronique analogique par des connaissances approfondies en filtrage, amplification et modulation des signaux. Ces connaissances sont indispensables pour la compréhension et la réalisation de systèmes électroniques analogique dans tous les champs des sciences pour l’ingénieur.
• L’enseignement est organisé sous forme de cours, de travaux dirigés et de travaux pratiques ouvrant la possibilité à de mini projets.

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Cette unité d'enseignement, consacrée aux bases d'électronique numérique, est structurée de façon originale autour d'un projet technique, mené individuellement ou en binôme, dont l'avancement suivra la progression des cours associés.

Chaque sujet de projet sera attribué au début de l’unité d’enseignement.

Les principales notions d’électronique numérique seront approfondies à travers les cours magistraux et des TP pourront venir compléter les aspects théoriques pour guider l’avancement du projet.

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Cette unité d’enseignement est constituée de plusieurs parties, la première portant sur les structures de l’électronique de puissance nécessaires à l’alimentation d’un système électronique. La seconde portera sur la régulation en courant ou en tension de ces structures. Une troisième partie portera sur les fonctions de conversion nécessaires à la commande des actionneurs de type MCC et DC Brushless.

La dernière partie présente les topologies d’actionneurs pour la robotique et leur mise en œuvre. La régulation d’un moteur à courant continu et la commande par autopilotage d’un moteur synchrone illustreront cette dernière partie.

Des travaux pratiques permettront d’observer le principe et la mise en œuvre de systèmes régulés pour l’électronique et les actionneurs. Cette UE pourra être le support des sujets de projet de M1.

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On appelle génie informatique la discipline qui traite de la conception, du développement et de la fabrication de systèmes informatiques, aussi bien d'un point de vue matériels que logiciels.

Cette discipline est devenue fondamentale dans les sciences pour l’ingénieur que ce soit en électronique, en robotique, en traitement du signal, en mesure … dû à la part importante qu’a pris l’ordinateur dans tous ces domaines.

Ce module vise à amener les étudiants à développer du code informatique dans un volume correspondant à l’échelle d’un logiciel complet. La quantité de code associée suscite naturellement un besoin de structurer le code pour qu’il reste viable, et les concepts associés à la structuration du code seront donc abordés ou renforcés.
L’enseignement est donc organisé pour l’essentiel autour de travaux pratiques et de projets. Le contexte concerne pour une grande part des thématiques profondes de l’EEA : le traitement du signal (chaine d’acquisition), l’interfaçage d’instrument, et la remontée de données par internet sur plateforme linux embarqué. Le thème de la programmation par événements à travers le développement d’interfaces graphiques sera également abordé. Les langages servant de support seront Labview et Python. Des portions de C/C++ pourront être utilisées à l’initiative des étudiants dans les projets.

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- Synthèse de contrôleur.

- Synthèse robuste et gestion d’aléas.

- Représentation et synthèse de machines synchrones.

- Langage de description/synthèse.

- Les base du langage VHDL (entité, architecture, …).

- Descriptions comportementales et structurelles.

- Simulation (Testbench).

- Les circuits reprogrammables (CPLD, FPGA).

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Cours TD d’anglais de spécialité et anglais de communication et qui vise l’autonomie professionnelle en langue anglaise.

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Projet en partenariat avec un laboratoire de recherche et/ou une entreprise, mettant en avant les compétences scientifiques, l'autonomie et l'adaptabilité́ de l’étudiant.

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Le stage ou le projet de fin d’étude devra mettre en avant les compétences scientifiques, l'autonomie et l'adaptabilité́ de l'étudiant :

• Stage de 2 à 3 mois (maximum 5 mois) à effectuer en laboratoire de recherche ou au sein d'une entreprise ;
• ou projet de fin d’étude de 3 mois en laboratoire de recherche ou en salle de projet d’enseignement.

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Description* :

1 - Il s’agit de permettre aux étudiants de comprendre l’enjeu d’une candidature bien préparée et en adéquation avec une annonce de stage ou d’emploi ou en lien avec les activités d’une structure professionnelle dans le cas d’une candidature spontanée ; de rédiger des CV et des lettres de motivation ; de mieux se connaître en termes de personnalité ; d’utiliser les nouvelles technologies (réseaux sociaux et jobboards) et d’orienter ses recherches en fonction de son projet professionnel. Enfin, de savoir comment se préparer et se comporter lors des entretiens d’embauche.

2 - Il s’agit de permettre aux étudiants de rédiger un article scientifique suite à la réalisation d’un projet. Pour cela, ils doivent en connaître les objectifs et les caractéristiques, le plan à appliquer, les différentes étapes de réalisation ainsi que les règles de présentation. Ensuite, pour présenter oralement leur projet, les étudiants doivent connaître et pouvoir appliquer la structure générale de présentation ; définir des supports visuels adaptés et pertinents ; respecter des règles d’expression orale pour s’exprimer correctement et dans une démarche professionnelle (vocabulaire, syntaxe, etc.) ; adopter des comportements dynamisant le discours et permettant d’accrocher son auditoire.

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De nos jours, le traitement d’images est omniprésent dans les technologies de l’information : médecine, biologie, agriculture, divertissement, culture, mesure, mécanique …

Le traitement d’image consiste à appliquer des transformations mathématiques sur des images dans le but d’en modifier l’aspect ou d’en extraire une information. De façon plus générale, le traitement d’images vise à manipuler l’information sous-jacente contenue dans une image. S’il a longtemps été réalisé grâce à des circuits électroniques, le traitement d’images est, de nos jours, réalisé presque exclusivement de façon numérique, c’est-à-dire via des algorithmes programmés généralement avec un langage impératif (C, C++, Java, Python, …).

Cette unité d’enseignement vise à donner des bases solides en traitement d’images. Elle aborde entre autre la formation et l’acquisition des images, les transformations colorimétriques, les opérations morphologiques, les transformations géométriques, la compression, les transformations fréquentielles, les techniques de reconnaissance et de mise en correspondance, … et une introduction aux méthodes d’apprentissage profond. Les cours sont complétés par des vidéos de soutien.

L’unité d’enseignement est composée majoritairement de 11 cours didactiques abordant les bases dans les principaux domaines du traitement d’images et de 3 séances de travaux pratiques dont les sujets sont à choisir parmi 6 propositions. Les étudiants peuvent choisir de réaliser les travaux sur des images qu’ils apportent correspondant à leur domaine de formation.

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Procédés de fabrication

- Notion d'étapes technologiques

- Masques de fabrication

Conception circuits analogiques :

- Cellules CMOS de base

- Amplificateurs CMOS : 1 étage, 2 étages, 3 étages ; structures avancées

- Simulation électrique  des cellules et AOP

Conception circuits digitaux :

- Portes logiques simples - Portes complexes ANDORI

- Logique domino

- Optimisation en vitesse

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Le cours présente de façon progressive les principaux phénomènes physiques permettant de comprendre le fonctionnement des composants électroniques et leur utilisation dans des circuits électroniques. La première partie introduit la physique des matériaux semiconducteurs pour ensuite traiter, dans la deuxième partie, les caractéristiques de matériaux à l’équilibre. La troisième partie expose les principaux phénomènes de transport électroniques. Enfin, la quatrième et cinquième partie présentent les composants électroniques le plus importants : les diodes et les transistors.

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La conception et la fabrication des circuits intégrés numériques figurent parmi les plus grands défis auxquels l’industrie technique mondiale est confronté. Pour illustrer la situation, citons par exemple les circuits intégrés fabriqués actuellement pour l’industrie de la téléphonie. Pour les plus avancés d’entre eux, il est possible de dénombrer pas moins d’une dizaine de milliards de transistors. Gérer une telle masse d’informations impose la mise en œuvre de méthodes et d’outils de conception complexes.

Le paradigme actuel des méthodes de conception s’appuie sur l’utilisation de librairies de portes logiques pré-caractérisées. Ces librairies considèrent aussi bien l’environnement extérieur comme la tension d’alimentation (V) et la température (T) que le contexte de fabrication des circuits au travers de la variabilité du procédé de fabrication (P). C’est seulement à partir des informations contenues dans celles-ci qu’il sera possible i) d’établir les performances en termes de fréquence et de consommation des circuits en cours de conception et ii) de garantir un rendement de fabrication élevé. L’ensemble de ces contraintes, dites « PVT », est pris en compte à travers une méthode de conception dite : méthode des CORNERS.

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Programmation Avancée

• programmation orientée objets (C++)
• classes
• attributs/méthodes
• héritage
• pointeurs
• templates
• standards C++11

Intelligence Artificielle

• apprentissage: Etat de l’art, problématique, applications
• PCA (Principal Component Analysis)
• SVM (Support Vector Machines)
• générations 1 2 et 3 de réseaux de neurones (technologies spike, etc)
• apprentissage par réseaux de neurones
• réseaux de neurones convolutionnels
• apprentissage par renforcement
• algorithmes génétiques

Travaux Pratiques

• Mise en place d’un simulateur logique pour la microélectronique
• Implémentation (en C++) puis intégration (en ROS) d'algorithmes de robotique
• Initiation aux outils de classification basés sur l’intelligence artificielle
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• Advanced Programming

  • object oriented programming (C++)
  • classes
  • attributes/methods
  • heritage
  • pointers
  • templates
  • C++11 standards

  Artificial Intelligence

  • Machine Learning: State of art, problems, applications
  • PCA (Principal Component Analysis)
  • SVM (Support Vector Machines)
  • Neural networks generations 1, 2 and 3 (spike technologies, etc)
  • Convolutional neural networks
  • Reinforcement learning
  • Genetic Algorithms

  Laboratory Practicals

  • Implementation of a logical simulator for microelectronics
  • Implementation (in C++) and integration (in ROS) of robotic algorithms
  • Introduction to classification tools based on artificial intelligence

   

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• Objectifs et enjeux de de la sécurité matérielle
• Chiffrement symétrique (DES, AES) et architectures microélectroniques associées
• Calcul modulaire et multiplication des grands nombres
• Chiffrement asymétrique (RSA) et architectures microélectroniques associées
• Principe d'Authentification
• Génération de nombres aléatoires
• Attaques par canaux cachés
• Attaques en fautes

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Les premières séances du cours sont consacrées aux rappels des modèles de transistor grand et petit-signal ainsi qu'aux techniques de modélisation petit-signal de circuits intégrés analogiques élémentaires. La deuxième partie est consacrée à la description des blocs de base dont l’interconnexion permet de réaliser les circuits intégrés analogiques : référence de courant/tension, miroirs et sources de courant, amplificateurs à charge active à un transistor, paire différentielle. Les principes fondamentaux de conception d’amplificateurs CMOS sont examinés dans la troisième partie. L’accent est mis sur la liaison performance-dimensionnement des transistors dans le cadre de la conception d'un amplificateur Miller à deux étages. Quelques architectures d'amplificateurs avancés sont présentées en fin de cours afin de mettre en évidence l'intérêt de maîtriser les blocs de base.

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Ce cours aborde un éventail large de connaissances allant des fondements de la logique booléenne jusqu’à l’architecture de Systèmes sur puces (SoC : Systems-on-Chips), en passant par les flots de synthèse logiques, l’architecture de processeurs et des bases sur les aspects logiciels embarqués. Le VHDL, langage de description matériel, occupe également une place importante dans cette UE et sera étudié en cours et utilisé en TP, ainsi que dans le cadre d’un projet « Systèmes embarqués ».

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This course covers a wide range of topics ranging from fundamentals of Boolean logic to digital SoC (Systems-on-Chips) architecture, including digital design flows, computer architecture and embedded software basics. VHDL will be studied in this lecture, for both logic synthesis and modelling / simulation purposes. Labs include hands-on VHDL exercices (design of a simple stack processor), and an “Embedded system” student project makes it possible to deepen knowledge in the area.

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• Test des circuits intégrés numériques.
• Modèles de fautes.
• Génération de vecteurs de test.
• Conception pour le test (DFT).
• Test intégré autonome (BIST).
• Test des Circuits Intégrés Analogiques.
• Test industriel (tests fonctionnels et paramétriques, caractérisation).

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- Connaître les caractéristiques des environnements radiatifs de l'espace et de l'avionique, les quantités importantes et l'interaction entre les rayonnements et la matière

- Comprendre et évaluer les différents effets des rayonnements sur les composants et systèmes électroniques.

- Connaître et comprendre les méthodes de test

- comprendre les défis industriels futurs : fiabilité des véhicules électriques et autonomes, espace de presse, démantèlement nucléaire, ...

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• Know the characteristics of space and avionics radiative environments, important quantities and radiation matter interaction
• Understand and evaluate the different effects of radiation on electronic components and systems.
• Know and understand test methods
• understand future industrial challenges: reliability of electric and autonomous vehicles, newspace, nuclear dismantling, …

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Projet en partenariat avec un laboratoire de recherche et/ou une entreprise, mettant en avant les compétences scientifiques, l'autonomie et adaptabilité de l’étudiant.

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Stage de 5 à 6 mois à effectuer en laboratoire de recherche ou au sein d'une entreprise, mettant en avant les compétences scientifiques, l'autonomie et l’adaptabilité de l'étudiant.

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Préparation à l'insertion professionnelle.

Enseignement assuré par une consultante RH senior, ancienne RRH de grands groupes, qui mobilise au service de son enseignement sa riche expérience du recrutement.

Approche pédagogique favorisant le partage d'expérience et la réponse aux situations et questions des étudiants.

Apports généraux sur le recrutement de A à Z, comment être plus efficace dans sa recherche, vision sur les approches des recruteurs finaux, des cabinets de recrutement, des sociétés de service.

Simulations d'entretiens de recrutement en petits-groupes avec debriefing personnalisé orchestré par l'enseignante.

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Cours TD d’anglais de spécialité et anglais de communication et qui vise l’autonomie professionnelle en langue anglaise.

Renforcer et consolider les acquis de Master 1.

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