INTRODUCTION Générale
Le traitement numérique du signal désigne
l'ensemble des opérations, calculs arithmétiques et manipulations
de nombres, qui sont effectués sur un signal à traiter.
Celui-ci est représenté par une suite ou un
ensemble de nombres, en vue de fournir une autre suite ou un autre ensemble de
nombres, qui représentent le signal après traitement. Les
fonctions les plus variées dans le traitement du signal tel que
l'analyse spectrale, le filtrage, le transcodage et autres sont
implantés grâce à des calculateurs numériques tel
que les DSP ou microprocesseur.
Dans ce mémoire nous présenterons certaines de
ces applications, particulièrement des filtres numériques RIF
(réponse impulsionnelle finie). Ces filtres sont aussi
désignés par non récursif car ils ne nécessitent
pas de boucle de rétroaction de la sortie sur l'entrée dans leur
mise en oeuvre. Les filtres dans les systèmes de communication
numérique qui ont été proposés pour le traitement
de la parole, le codage et le décodage (JPEG, MPEG), modulation
FSK...
L'objectif de ce projet de fin d'étude consiste
à développer un filtre FIR, en se basant sur les plateformes de
développement à base de FPGA, un langage de description
matériel de haut niveau est utilisé à cette fin.
Ce mémoire est structuré en trois chapitres, le
premier présentant le langage de description matériel que nous
utiliserons, le VHDL, ainsi que l'outil de simulation ModelSim et les circuits
programmables FPGA.
Le deuxième présente en particulier les filtres
numériques à réponse impulsionnelle finie (RIF), ainsi que
les différentes structures de ce type de filtre.
Nous expliquerons enfin dans le troisième chapitre,
l'élaboration basée sur le VHDL des filtres RIF, qui utilise
différents algorithmes et méthodes de conception selon la
finalité de l'utilisation de ces filtres.
Le mémoire se termine par une conclusion qui situe la
valeur du travail effectué et l'impact du produit
développé, et présente nos perspectives futures.
I.1. Introduction
Ce chapitre présente les aspects fondamentaux de la
conception de systèmes discrets et des méthodes et outils d'aide
a la conception associés. Le but principal est de mettre en
évidence le rôle central de l'activité de
modélisation et des langages de description matérielle VHDL.
I.2. Historique
Le VHDL est l'abréviation de VHSIC (Very High Speed
Integrated Circuit) Hardware Description Language, est le fruit du besoin de
normalisation des langages de description matérielle. Au début
des années 80, le ministère de la défense des Etats-Unis
(D.O.D : Département de la Défense Américaine) confiait le
soin à Intermetrics, IBM et Texas Instrument de mettre au point ce
langage.
La version initiale du langage de description VHDL,
conçue pour la norme IEEE standard numéro 1076 en 1987, qui
aurait dû assurer la portabilité du code pour différents
outils de travail (simulation, synthèse pour tous les circuits et tous
les fabricants). Une mise à jour du langage VHDL s'est faite en 1993
(IEEE 1164) pour améliorer la portabilité c'est-à-dire la
possibilité de cibler une description VHDL dans le composant
programmable.
Très récemment, en 1999, le VHDL a connu une
nouvelle extension avec la première norme IEEE-1076.1 du langage de
modélisation mixte et multi-technologique VHDL-AMS (VHDL Analog and
Mixed Signal), Il comprend des extensions analogiques et des signaux mixtes.
[1]
Il y a un autre langage de description matérielle : le
Verilog (conçu en 1985 par Gate Design System). C'est un langage
utilisé pour décrire un système numérique
matériel. Il peut modéliser un système de n'importe quel
point de vue, structurel ou comportemental, à tous les niveaux de
description.
Le langage VHDL est maintenant le langage de description
matérielle majoritairement utilisé par les entreprises
européennes alors que Verilog est souvent préféré
de l'autre côté de l'Atlantique. [2]
I.3. Definition
VHDL est un langage informatique qui décrit des
circuits. Les programmes de test simulent l'environnement d'un montage. Ils
bénéficient de la souplesse de l'informatique pour recréer
virtuellement toutes les situations expérimentales possibles et
imaginables, même celles qui seraient difficiles à réaliser
en pratique.
I.3.1. Avantages
> Niveaux de description très divers: VHDL permet de
représenter le fonctionnement d'une application aussi bien du point de
vue élémentaire que du point de vue système. A chaque
niveau, la description peut être structurelle ou comportementale (langage
évolué).
> Portabilité des descriptions VHDL,
c'est-à-dire, possibilité de cibler une description VHDL dans le
composant ou la structure que l'on souhaite en utilisant l'outil que l'on
veut.
Ø Augmentation de la qualité des designs
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