TABLE DES MATIERES. CHAPITRE I - Outils de développement (IDE) 15

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Aurélie Chartier
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1 9 TABLE DES MATIERES CHAPITRE I - Outils de développement (IDE) LE ROLE D UN IDE CARACTERISTIQUES GENERALES D UN IDE CREATION ET GESTION DE PROJET Les fichiers d un projet Les principales étapes de gestion d un projet LES AVANTAGES D UN IDE Choix du composant cible Les contraintes Règles de conception EXEMPLE D UN IDE : Quartus II de Altera 23 CHAPITRE II - Représentation des nombres et calculs REPRESENTATION DES NOMBRES Principe Les bases usuelles Changements de base REPRESENTATION ET STOCKAGE DES NOMBRES BINAIRES Codage binaire naturel ou nombres binaires non signés Nombres binaires signés en représentation en complément à Nombres binaires fractionnaires Code BCD Code ASCII Nombres binaires en virgule fixe Nombres binaires en virgule flottante STOCKAGE DES INFORMATIONS BINAIRES EN MEMOIRE Stockage Interprétation des nombres binaires CALCUL Introduction Addition et Soustraction des nombres binaires Multiplication et division des nombres binaires Addition, soustraction des nombres BCD Addition, soustraction, multiplication et division des nombres en virgule flottante EXERCICES Conversions de nombres Interprétation des nombres binaires Calculs Eléments de correction 63

2 10 CHAPITRE III -Rappels sur la Logique Combinatoire DEFINITIONS ET APPROCHE CLASSIQUE DE LA LOGIQUE COMBINATOIRE Les états logiques Variables logiques Opérateurs logiques de base (NON, ET et OU) Algèbre de Boole Opérateurs usuels (NON-ET, NON-OU et OU-EXCLUSIF) Fonction logique TABLE DE VERITE DE BASE Définitions Caractéristiques d une table de vérité SIMPLIFICATION DE FONCTION COMBINATOIRE DESCRIPTION DES FONCTIONS DE MOYENNE COMPLEXITE Multiplexage Transcodage Calcul arithmétique DEFINITIONS ET APPROCHE EVOLUEE DE LA LOGIQUE COMBINATOIRE Notation Opérateurs Table de vérité à variables introduites OPERATEURS ET FONCTIONS COMBINATOIRES COURANTES DANS LE CONTEXTE D UN IDE Les opérateurs dans le contexte d une IDE Réalisation des fonctions combinatoires EXERCICES Table de vérité à variables introduites Réalisation de fonctions logiques Eléments de correction 103 CHAPITRE IV - Rappels de la logique séquentielle de base LA LOGIQUE SEQUENTIELLE Définition Schéma de principe Types de mémoire LES BASCULES Bascule Asynchrone : bascule RS Bascules synchrones LES SYSTEMES SEQUENTIELS SYNCHRONES SIMPLES Structure générale Méthode d'étude des systèmes séquentiels simples Application de la méthode d'étude LES GENERATEURS SYNCHRONES DE SEQUENCES SIMPLES Compteur / décompteur modulo 2 n simple Compteur-décompteur généralisé modulo 2 n Générateur de séquences quelconques simples 132

3 11 5. EXERCICES Application de la démarche de synthèse des systèmes séquentiels synchrones simples Eléments de correction 137 CHAPITRE V - Structure matérielle et schéma temporel des CPLD et FPGA STRUCTURE ET FONCTIONNEMENT DES CIRCUITS LOGIQUES PROGRAMMABLES Structure et fonctionnement des SPLD Structure et fonctionnement des CPLD Structure et fonctionnement des FPGA AUTRES INFORMATIONS SUR LES CIRCUITS LOGIQUES PROGRAMMABLES Intégration de fonctions supplémentaires dans les circuits logiques programmables Programmabilité et points de connexions Critères de choix CPLD FPGA Quelques fabricants de CPLD et FPGA SCHEMA TEMPOREL DES CPLD et FPGA Les divers Temps dans les circuits logiques programmables Fréquence maximale de fonctionnement (fmax) Notion de Métastabilité 154 CHAPITRE VI - Modèles de représentation des systèmes électroniques complexes L UTILISATION DE MODELES DE REPRESENTATION MODELE COMBINATOIRE : table de vérité à variables introduites MODELE SEQUENTIEL A UN ETAT ACTIF : Machine à états finis Deux éléments distincts : Evolution et Génération des actions Le graphe d états La génération des actions Remarques sur la mise en œuvre d'une machine à états en électronique numérique Mise en œuvre des MAE par équations MODELE SEQUENTIEL AVEC DU PARALLELISME D EVOLUTION : GRAFCET Généralités Les éléments de représentation du Grafcet Les motifs de base Les règles d'évolution Les actions dans un Grafcet Exemples de Grafcet 177 CHAPITRE VII - Un langage de haut niveau de description des systèmes électronique numériques : le VHDL UN LANGAGE DE DESCRIPTION APPROCHE GENERALE DU LANGAGE VHDL LE LANGAGE VHDL 181

4 Notations et considérations élémentaires Les types du langage et déclaration de type Les mots réservés en VHDL Les objets du langage et les déclarations Les opérateurs du VHDL Les expressions Approche générale d un système en VHDL Notion de composant Notions de librairies et notion de package Structure des fichiers VHDL LES INSTRUCTIONS Instructions du mode concurrent (IMC) Instructions du mode séquentiel (IMS) Instructions de boucle du mode séquentiel Exemples simples d'utilisation des instructions de base 205 CHAPITRE VIII - Mise en œuvre des modèles en VHDL DESCRIPTION EN VHDL DU MODELE COMBINATOIRE Introduction Règles générales Méthodes DESCRIPTION EN VHDL DU MODELE SEQUENTIEL SIMPLE Modèle séquentiel asynchrone (cas simple) Modèle séquentiel synchrone simple DESCRIPTION EN VHDL DU MODELE MACHINE A ETATS Schéma général de mise en œuvre Codage de la machine à états Exemple complet de mise en œuvre d une MAE DESCRIPTION EN VHDL DU MODELE GRAFCET Schéma général de mise en œuvre Codage du grafcet en VHDL EXERCICES Modèle combinatoire Modèle séquentiel simple Modèle Machine à états Modèle Grafcet Eléments de correction des exercices 246 CHAPITRE IX - Approche structurée des systèmes complexes SYSTEMES COMPLEXES Approche composant L'architecture Représentation du système SYSTEMES SYNCHRONES Vue externe et interne d'un système synchrone complexe Rôles, attributs et utilisation des entrées et des sorties d'un système synchrone Approche de construction d'un système synchrone 269

5 13 3. SYSTEMES MULTI-HORLOGES Interface de synchronisation de type FIFO Interface de synchronisation de type poignée de main (handshake) SYSTEMES MIXTES : MICROCONTROLEUR-FPGA EXEMPLES D APPLICATION Compteur BCD modulo Compteur complexe 284 CHAPITRE X - Exercices de synthèse SYSTEMES COMBINATOIRES Unité de calcul Correction du résultat d un calcul Additionneur soustracteur BCD SYSTEMES COMPLEXES Gestion de feux de carrefour Générateur de signaux PWM L unité Capture Fréquencemètre Périodemètre à changement automatique de gamme Communication série synchrone type SPI (Serial Peripheral Interface) 319 INDEX 325

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