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Afficher les qualités de l'ingénieur

École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours :

Ghyslain Gagnon

PLAN DE COURS

Hiver 2018
ELE680 : Conception et réalisation de systèmes numériques (3 crédits)

Préalables
Aucun préalable requis

Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8

Qualités de l'ingénieur

Q10

Q11

Q12

Qualité visée dans ce cours

Qualité visée dans un autre cours

Indicateur enseigné

Indicateur évalué

Indicateur enseigné et évalué

Descriptif du cours

Objectifs du cours

À la fin de cours, l'étudiant(e) pourra:

Faire la conception, au niveau système, de systèmes numériques complexes;
Faire la conception de systèmes numériques complexes en utilisant le langage de programmation VHDL;
Faire la conception de circuits imprimés pour la réalisation de systèmes numériques complexes et à haute vitesse;

Dans le cadre de ce cours, l'étudiant(e) aura à faire la conception, la réalisation, le déverminage et le test d'un système numérique sur circuit imprimé, comprenant un circuit numérique programmable de type FPGA, une connexion USB et un convertisseur numérique-analogique à haute vitesse.

Stratégies pédagogiques

Un (1) cours magistral par semaine.

Quatre (4) heures de travail personnel et trois (3) heures de laboratoire par semaine au cours desquelles l’étudiant(e) aura à :

se familiariser avec les outils de conception (capture de schémas, description de circuits logiques par des équations logiques et langage HDL, simulations fonctionnelles et paramétriques de circuits logiques);
concevoir, simuler, réaliser concrètement et vérifier le fonctionnement d’un circuit mixte complexe.

Utilisation d’appareils électroniques

La calculatrice est autorisée lors des examens. Ordinateurs interdits lors des examens. Appareils mobiles (téléphone, tablette) interdits lors des examens. Tout appareil connecté à internet interdit lors des examens.

Horaire

Groupe	Jour	Heure	Activité
01	Lundi	13:30 - 16:30	Laboratoire (Groupe B)
	Lundi	18:00 - 21:00	Laboratoire (Groupe A)
	Jeudi	08:45 - 12:15	Activité de cours

Coordonnées de l’enseignant

Groupe	Nom	Activité	Courriel	Local	Disponibilité
01	Ghyslain Gagnon	Activité de cours	Ghyslain.Gagnon@etsmtl.ca	A-2649

Cours

Date	Contenus traités dans le cours	Heures
	1. Introduction Revue des différentes technologies disponibles pour l’implantation de systèmes numériques : TTL, CMOS, ECL, LVDS. Survol des différents niveaux de composantes disponibles pour la conception de circuits complexes et performants : SSI, MSI, LSI, VLSI, logique programmable, ASIC.	3 heures
	2. Spécifications Analyse détaillée des caractéristiques et des spécifications des familles logiques : alimentation, puissance, environnement, vitesse et contraintes de commutation, interface.	3 heures
	3. Analyse temporelle Analyse temporelle du fonctionnement de systèmes numériques complexes : −Marge de temps −Conception synchrone −Synchronisation des entrées	9 heures
	4. Éléments de conception de systèmes numériques Étude de divers concepts et procédures reliés à la conception et réalisation de systèmes numériques : −Alimentation, découplage et bruit (6 heures) −Fiabilité et tolérance aux fautes (1,5 heure) −Techniques spéciales d’implantation pour de la logique à haute vitesse (6 heures) −Implantation de circuits et réalisation de circuits imprimés (1,5 heure)	15 heures
	5. Étude et analyse de divers sous-systèmes numériques Étude de l’architecture et de la conception de sous- systèmes numériques par l’analyse de designs réels : Systèmes d’entrée/sortie (A/D, D/A) Mémoires Systèmes logiques complexes	9 heures
	Total	39

Laboratoires et travaux pratiques

Projet de trimestre qui varie de trimestre en trimestre (36 heures de laboratoire, joint à du travail personnel)

Ce projet est réalisé en équipe de deux étudiants(es) et porte sur la conception d'un système numérique complexe opérant à haute vitesse. Un cahier des charges décrivant les fonctionnalités requises pour le projet est remis aux étudiants en début de session.

Dans le cadre de projet, les étudiants doivent notamment:

Sélectionner les composantes (sauf celles imposées);
Lire et comprendre les fiches techniques des composantes utilisées;
Faire la conception du schéma électrique du système;
Faire le dessin du circuit imprimé;
Faire la conception du circuit numérique à implémenter dans la puce programmable FPGA;
Assembler le système (soudure des composantes sur le circuit imprimé);
Programmer la puce FPGA;
Tester et déverminer le système complet.

Une part importante du résultat au cours (voir section Évaluation) est attribuée de façon binaire à la démonstration du fonctionnement du projet avant l'heure limite. Le fonctionnement est démontré selon une liste de critères précis.

Utilisation d'outils d'ingénierie

Pour la réalisation du projet de trimestre :

Utilisation du VHDL et/ou d’entrée schématique et d’outils de synthèse et routage/placement pour réalisation sur FPGA

Utilisation d'un logiciel de conception schématique et de dessin de circuit imprimé

Utilisation d'appareils de mesure: oscilloscope, analyseur logique, analyseur de spectre

Évaluation

Élément d'évaluation	Pondération
Quiz (2)	20 %
Examen final	35 %
Projet de conception: fonctionnement	25 %
Projet de conception: performances et rapport*	20 %

*Le rapport est optionnel pour les équipes ayant un projet fonctionnel.

Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux

Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Ce cours applique une politique très stricte en ce qui a trait aux retards des travaux. Notamment, la date et l'heure limite pour démontrer le fonctionnement du projet est immuable.

Absence à un examen
• Pour les départements à l'exception du SEG :
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).

• Pour SEG :
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence auprès de son enseignant. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).

Infractions de nature académique
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/A-propos/Direction/Politiques-reglements/Infractions_nature_academique.pdf ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet. À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).

Documentation obligatoire

Notes de cours en version .pdf sur le site du cours

Ouvrages de références

JOHNSON, H.W., GRAHAM, M., High-Speed Digital Design, Prentice Hall, 1993

BLOOD, W.R. Jr., MECL System Design Handbook, 4^th Ed., Motorola Semiconductor Products, 1988

BUCHANAN, J.E., BICMOS/CMOS Systems Design, McGraw-Hill, 1991

JOHNSON, H.W., GRAHAM, M., High-Speed Signal Propagation, Prentice Hall, 2003

HALL, S.H., HALL, G.W., McCALL, J.A., High-Speed Digital System Design, A Handbook of Interconnect Theory and Design Practices, John-Wiley & Sons, Inc., 2000

OTT, Henry W., Noise Reduction Techniques in Electronic Systems, 2^nd Ed., John Wiley & Sons, 1988

PAUL, C.R., Introduction to Electromagnetic Compatibility, John-Wiley & Sons, Inc. 1992

Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://ena.etsmtl.ca/course/view.php?id=48