Contribution à la méthodologie de conception système : application à la réalisation d'un microsystème multicapteurs communicant pour le génie civil

Ce travail de thèse porte sur la problématique de conception et de réalisation d'un microsystème multicapteur communicant pour une application Génie Civil. Ces travaux ont associé le LAAS-CNRS et EDF R&D. Il présente et définit la problématique de recherche et de développement de nouvelles générations d'outils pour la conception système et traite conjointement un exemple d'application proposant notamment une solution de mesure de microdéplacement sur site. Ce manuscrit fait d'abord le point sur la dynamique de développement microsystème et rappelle les méthodes de conception et d'intégration de systèmes à base de composants COTS. Le projet qui nous concerne est ensuite présenté et analysé par la méthode de l'analyse du besoin pour établir un cahier des charges, porte d'entrée de la démarche générale de conception. Il montre, sur l'exemple proposé, les étapes que nous avons conduites pour atteindre le stade des spécifications validées. La méthodologie de conception amont proposée associe la démarche Top-Down et SysML pour réduire au maximum le lien entre le cahier des charges et la première représentation modélisée du système. Cette modélisation amont, indépendante de l'implémentation, est effectuée sous l'outil HiLeS et ouvre la voie de la première vérification du système, par le biais de la logique temporelle. Ensuite, les choix d'agrégation, de sélection et d'implémentation des composants sont décrits et permettent d'aboutir à la modélisation fonctionnelle sous VHDL-AMS et au prototypage virtuel. Enfin, ce travail présente les étapes d'intégration et les choix de composants qui mènent au prototype réel. Une première validation de ce prototype réalisé est effectuée par des mesures sur site. ABSTRACT : The study described in this thesis focuses on the design and realisation of a wireless multisensor microsystem for Civil Engineering. It defines the problem associated with the realisation of a new generation of system design tools. A possible solution is presented and used for the design of an autonomous micro-displacement measuring system. This microsystem has been developed in a joint collaboration between the LAAS-CNRS and EDF R&D. Initially, this manuscript examines the trends in microsystem development and points out the methods of design and integration of systems containing COTS components. The aim of this project is then presented and analysed using the requirement analysis method in order to establish the specifications of the micro-displacement measuring system. These specifications are then utilised in the general design methodology. The proposed design methodology associates Top-Down and SysML approaches to fill the gap between the system specifications and the first system model. This high level model, which is independent of the implementation, is made using the HiLeS software tool and opens the way for the first system model verification, via temporal logic. Then, aggregation, selection, and implementation choices for components enable the functional modelling under VHDL-AMS and virtual prototyping. Finally, this work presents the component choices and the integration steps that have lead to the realisation of a prototype which has been validated by laboratory tests

Méthodologie de développement d'une bibliothèque d'IP-AMS en vue de la conception automatisée de systèmes sur puces analogiques et mixtes: application à l'ingénierie neuromorphique

Les travaux de cette thèse apportent une contribution à l'automatisation du flot de conception analogique et mixte, en termes de méthodologies de réutilisation. Des méthodologies de développement et d'exploration de bibliothèques d'IPs (Intellectual Property) analogiques sont développées : définition et caractérisation d'un IP analogique, création et exploration d'une base de données d'IPs, aide à la réutilisation destinée au concepteur. Le circuit utilisé pour l'application de ces méthodologies est un système neuromimétique c'est-à-dire qu'il reproduit l'activité électrique de neurones biologiques. Ces applications montrent à travers trois exemples, l'efficacité et la souplesse de notre méthodologie. Ces travaux proposent également une méthodologie de redimensionnement de circuits analogiques CMOS lors d'une migration technologique

Méthodes et outils de la conception amont pour les systèmes et les micro-systèmes

Ce travail de thèse porte sur l'élaboration de modèles de haut-niveau de systèmes pluridisciplinaires à base d'électronique. L'objectif est de réaliser des prototypes virtuels de ces systèmes et de vérifier formellement leur comportement dès les premières étapes du cycle de conception. Grâce à une approche descendante et au formalisme HiLeS, nous réalisons des représentations hiérarchiques qui associent des réseaux de Petri à un ensemble de blocs et de canaux interagissant mutuellement. Nous avons développé l'outil HiLeS Designer pour rendre utilisable le formalisme avec plusieurs améliorations opérationnelles telles que le couplage avec un outil d'analyse de réseaux de Petri (TINA) et la compatibilité avec VHDL-AMS. Nous proposons donc, une plate-forme de conception amont autour de l'outil HiLeS Designer avec des passerelles vers TINA et VHDL-AMS. L'utilisation de cette plate-forme nous à permis d'identifier plusieurs perspectives de développement, notamment vers la conduite de projet. ABSTRACT : This work concerns the development of high-level models of multi-disciplinary systems based on electronics. The objective is to construct virtual prototypes of those systems and to verify their behavior since the early stages of the design process. Using a top-down approach and the HiLeS formalism we obtain hierarchical models that associate Petri nets and a group of blocks and channels interacting mutually. We developed HiLeS Designer, a software tool that implements the formalism with several complementary improvements such as an interface to a Petri nets analysis tool (TINA) and compatibility with VHDL-AMS. These two aspects are the base of our formal verification and virtual prototyping approach. We propose a high-level systems design platform that integrates HiLeS Designer, TINA and VHDL-AMS. Using this platform on two case studies allowed us to identify possible improvements to our project and prospective evolutions