[STAGE] ELSIGNAL PLATEFORME POUR ÉQUIPEMENTS SPATIAUX FPGA/SoC

OBJECTIF DU PROJET

Concevoir une plateforme technologique générique, performante et reconfigurable pour accélérer le prototypage d’équipements spatiaux.

Un satellite comprend deux grands ensembles. La plateforme satellite, ou bus, assure les fonctions communes nécessaires au véhicule spatial : énergie, calcul de bord, contrôle thermique, communications, contrôle d’attitude et d’orbite, structure et éventuellement propulsion. La charge utile, ou payload, réalise la mission : observation, télécommunications, navigation, surveillance ou mesure scientifique. Des équipements électroniques spécialisés assurent des fonctions de traitement, de conversion et d’interface au sein de ces ensembles.

Le terme ELSIGNAL désigne la plateforme technologique, et non la plateforme satellite. ELSIGNAL sera un environnement matériel et logiciel générique de prototypage, conçu pour être décliné en différents équipements spatiaux : traitement de données, acquisition de signaux, supervision ou communication.

Basée sur un SoC AMD Versal, la plateforme associera une chaîne ADC/DAC, du traitement temps réel dans la logique FPGA, un logiciel embarqué de pilotage et des interfaces représentatives des usages du Spatial Legacy et du New Space. L’architecture, les briques FPGA, les drivers, le logiciel Linux et les moyens de test seront configurables et réutilisables.

La première démonstration mettra en œuvre une chaîne représentative d’un équipement spatial de traitement de signaux radiofréquences : acquisition ou génération de signaux, traitement à bord, sélection des données pertinentes et transmission vers une station de supervision. Le socle pourra ensuite être décliné vers d’autres fonctions et équipements spatiaux.

L’ambition est de réduire les coûts, les risques et les délais de prototypage grâce à une base rapidement personnalisable et compatible avec des cycles de développement courts. Le stage ne vise pas une qualification vol.

ACTIVITÉS À RÉALISER

Les trois stagiaires formeront une équipe SoC intégrée. Chacun interviendra sur le continuum FPGA / Processing System / logiciel embarqué, avec des dominantes complémentaires. Tous contribueront aux interfaces HW/SW, à l’intégration sur cible et à la démonstration finale.

·  Analyser les cas d’usage et formaliser les exigences fonctionnelles et de performance de la plateforme ELSIGNAL.

·  Définir l’architecture : ADC/DAC, logique programmable, Processing System, mémoires, horloges, communications et banc de test.

·  Étudier les interfaces des cartes ADC/DAC FMC, leurs formats de données et leurs contraintes électriques et temporelles.

·  Développer en VHDL les fonctions FPGA d’acquisition, de génération, de synchronisation, de bufferisation et de traitement numérique.

·  Intégrer SPI, LVDS, AXI4-Lite, AXI4-Stream et les transferts DMA entre logique programmable et Processing System.

·  Exploiter les transceivers GTY/GTYP et intégrer, selon l’architecture retenue, Ethernet, SpaceWire et SpaceFibre.

·  Développer les registres de contrôle, interruptions, mécanismes de diagnostic et fonctions d’auto-test.

·  Développer en C/C++ les drivers et une application bare-metal sous Vitis pour initialiser ELSIGNAL.

·  Intégrer les développements dans un Linux embarqué construit avec Yocto.

·  Développer en Python l’outil de supervision, de récupération des données et d’automatisation des tests.

·  Construire l’environnement de vérification FPGA avec VUnit et QuestaSim.

·  Réaliser synthèse, placement-routage, fermeture temporelle et analyse des ressources sous Vivado.

·  Intégrer sur la carte Trenz équipée du SoC AMD Versal Edge VE2302 et réaliser les essais de laboratoire.

·  Mesurer latence, débit, jitter, synchronisation et qualité du signal, puis optimiser l’architecture.

·  Documenter les spécifications, la conception, les tests, la validation et la réutilisation des briques.

COMPÉTENCES ACQUISES

À l’issue du stage, les stagiaires auront développé une vision complète du co-design matériel / logiciel sur SoC et mis en pratique un cycle industriel de bout en bout.

·   Architecture SoC AMD Versal associant FPGA, Processing System et interfaces de conversion.

·  Conception VHDL, flux temps réel, horloges, synchronisations et buffers.

·  Vérification avec VUnit et QuestaSim ; automatisation et non-régression.

·  Synthèse, placement-routage, contraintes et fermeture temporelle sous Vivado.

·  Interfaçage ADC/DAC par SPI et LVDS ; acquisition et génération multivoie.

·  AXI4-Lite, AXI4-Stream, DMA, interruptions et transceivers GTY/GTYP.

·  Compréhension des liaisons Ethernet, SpaceWire et SpaceFibre.

·  Développement C/C++ bare-metal sous Vitis et Linux embarqué avec Yocto. 

·  Développement Python pour pilotage, analyse et automatisation des tests.

·  Intégration sur carte et diagnostic avec les équipements de laboratoire.

·  Caractérisation des performances : latence, débit, jitter et qualité du signal.

Profil Recherché

·  Étudiant(e) en dernière année d’école d’ingénieurs ou en Master 2 : électronique numérique, systèmes embarqués, informatique industrielle ou FPGA / SoC.

·  Bonnes bases en conception logique et/ou en programmation C/C++ ; intérêt pour le co-design hardware / software.

·  Première expérience académique ou personnelle avec un FPGA, un microprocesseur embarqué ou Linux.

·  Connaissances appréciées en VHDL, Python, AXI, SPI, LVDS, DMA, Ethernet, Yocto ou drivers.

·  Intérêt pour l’intégration sur carte, la mesure et la mise au point de systèmes électroniques.

·  Autonomie, rigueur, curiosité, esprit d’équipe et capacité à documenter les résultats.

·  Intérêt pour le spatial, l’aéronautique et la défense ; bon niveau d’anglais technique.

Une première utilisation de l’environnement AMD/Xilinx, de Vivado, Vitis, QuestaSim, VUnit, Yocto ou d’équipements de laboratoire constitue un plus, sans être indispensable.

Avantages Salariaux

• Titre restaurant presque intégralement pris en charge
• Accès aux activités sociales et culturelles du CSE
• Prime Transport de 200 € net par an.

Qui sommes-nous

ELSYS Design est une société d’ingénierie spécialisée dans la conception de systèmes électroniques embarqués.

Nous accompagnons nos clients issus de secteurs variés (énergie, semiconducteur, défense, spatial, transport, etc.) dans 4 domaines principaux : la microélectronique ( FPGA , ASIC , SoC ), la carte , le logiciel embarqué et l’ ingénierie système .

Chez ELSYS Design, nous sommes tous ingénieurs , votre manager sera donc lui aussi issu de la technique. Il veillera à vous proposer des projets pertinents qui vous permettront de vous constituer une expérience riche, bâtie sur un socle de compétences recherchées .

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