Direction de recherche : François PÊCHEUX

Principes et réalisation d'un environnement de prototypage virtuel de systèmes hétérogènes composables

Les systèmes électroniques d’aujourd’hui et de demain sont de plus en plus complexes. Dans le but de rapprocher le monde numérique et le monde physique dans lequel nous évoluons, nous observons l’émergence de systèmes multidisciplinaires qui interagissent de plus en plus avec leur environnement proche. La conception de tels systèmes nécessite la connaissance de multiples disciplines scientifiques (électronique, optique, thermique, mécanique, acoustique, chimie ou biologie) ce qui tend à les définir comme étant des systèmes hétérogènes. Pour le développement de ces systèmes à venir, il manque aux concepteurs un environnement de conception et de simulation commun permettant de gérer efficacement la multidisciplinarité de ces composants de natures variées qui interagissent fortement les uns avec les autres.

Dans cette thèse nous explorons la possibilité de développer et déployer un environnement de conception unifié, basé sur SystemC, pour le prototypage virtuel de systèmes hétérogènes. Afin de surpasser les contraintes liées à leur spécification et dimensionnement, cet environnement doit pouvoir simuler un système hétérogène dans son ensemble, dans lequel chaque composant est décrit et résolu en utilisant le Modèle de Calcul (MoC) le plus approprié.

Nous proposons un prototype de simulateur, appelé SystemC Multi Disciplinary Virtual Prototyping (MDVP), qui est implémenté comme une extension de SystemC. Il suit une approche correcte-par-construction, repose sur une représentation hiérarchique de l’hétérogénéité et sur un mécanisme d’interaction basé sur des sémantiques maitre-esclave afin de modéliser les systèmes hétérogènes. Des algorithmes génériques permettent l’élaboration, la simulation et le monitoring de tels systèmes.

Nous proposons également une méthodologie afin d’incorporer de nouveaux Modèles de Calcul au sein de l’environnement SystemC MDVP. Cette méthodologie est suivie dans le but d’ajouter à SystemC MDVP le MoC Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) qui permet la description de réseaux fluidique. Ce MoC est ensuite utilisé pour modéliser un prototype de dispositif permettant l’analyse de sang sur un lieu d’intervention.

Nous avons finalement réalisé un cas d’étude portant sur un système RFID passif qui nécessite, afin d’être modélisé, l’utilisation de plusieurs MoCs interagissant entre eux. Les résultats obtenus en simulation sont comparés avec des mesures acquises sur un vrai prototype physique.

Publications 2014-2017

• 2017
  • C. Ben Aoun : “Principes et réalisation d’un environnement de prototypage virtuel de systèmes hétérogènes composables”, soutenance de thèse, soutenance 12/07/2017, direction de recherche Pêcheux, François (2017)
• 2015
  • C. Ben Aoun, L. Andrade Porras, T. Maehne, F. Pêcheux, M.‑M. Louërat, A. Vachoux : “Pre-Simulation Elaboration of Heterogeneous Systems: The SystemC Multi-Disciplinary Virtual Prototyping Approach”, International Conference on Embedded Computer Systems: Architectures, Modelling and Simulation (SAMOS XV), Samos, Greece, pp. 278-285 (2015)
  • L. Andrade Porras, T. Maehne, A. Vachoux, C. Ben Aoun, F. Pêcheux, M.‑M. Louërat : “Pre-Simulation Symbolic Analysis of Synchronization Issues between Discrete Event and Timed Data Flow Models of Computation”, The 2015 Design, Automation & Test in Europe Conference & Exhibition, DATE 2015, Grenoble, France, pp. 1671-1676 (2015)
  • L. Andrade Porras, C. Ben Aoun, B. Vernay, T. Maehne, F. Pêcheux, M.‑M. Louërat : “Understanding the Heterogeneous Hardware: Do not forget the interconnection!”, 2^nd Workshop Design Automation for Understanding Hardware Designs (DUHDe), Grenoble, France (2015)
• 2014
  • T. Maehne, Zh. Wang, L. Andrade Porras, B. Vernay, C. Ben Aoun, J.‑P. Chaput, M.‑M. Louërat, F. Pêcheux, A. Krust, G. Schroepfer, M. Barnasconi, K. Einwich, F. Cenni, O. Guillaume : “UVM-SystemC-AMS based Framework for the Correct by Construction Design of MEMS in their Real Heterogeneous Application Context,”, IEEE International Conference on Electronics, Circuits, and Systems (ICECS), Marseille, France, pp. 862-865 (2014)