Méthodologie de conception de composants virtuels comportementaux pour une chaîne de traitement du signal embarquée
Résumé
Future satellites for earth observation will have to fulfill growing needs in image resolution, precision and quality. New image compression techniques are needed in order to overcome the heavy cost of storage device and the limited communication bandwidths : among the considered techniques, the JPEG2000 standard offers a promising compression scheme. The increasing complexity of applications and technologies, together with the heavy integration constraints - small dimensions, low power consumption, radiation tolerance, real-time data processing - sets a challenge to the design and verification methodologies for onboard embedded systems. Current trends consider raising the abstraction level of system specification and reusing pre-designed, pre-verified hardware components known as virtual components, or Intellectual Property (IP) cores. We propose a new methodology for virtual component design targeting signal and image processing applications. Our approach aims at providing a framework for designing and synthesizing highly flexible IP cores through behavioral-level specification and High-Level Synthesis tools. Our methodology has been applied to the design of a Discrete Wavelet Transform virtual component for JPEG2000 image compression.
Les futures générations de satellites d'observation de la Terre doivent concilier des besoins croissants en résolution, précision et qualité des images avec un coût élevé de stockage des données à bord et une bande passante limitée des canaux de transmission. Ces contraintes imposent de recourir à de nouvelles techniques de compression des images parmi lesquelles le standard JPEG2000 est un candidat prometteur. Face à la complexité croissante des applications et des technologies, et aux fortes contraintes d'intégration - faible encombrement, faible consommation, tolérance aux radiations, traitement des informations en temps réel - les outils et méthodologies de conception et de vérification classiques apparaissent inadaptés à la réalisation des systèmes embarqués dans des délais raisonnables. Les nouvelles approches envisagées reposent sur une élévation du niveau d'abstraction de la spécification d'un système et sur la réutilisation de composants matériels pré-définis et pré-vérifiés (composants virtuels , ou blocs IP pour Intellectual Property). Dans cette thèse, nous nous intéressons à la conception de composants matériels réutilisables pour des applications intégrant des fonctions de traitement du signal et de l'image. Notre travail a ainsi consisté à définir une méthodologie de conception de composants virtuels hautement flexibles décrits au niveau comportemental et orientés vers les outils de synthèse de haut niveau. Nous avons expérimenté notre méthodologie sur l'implantation sous forme d'un composant virtuel comportemental d'un algorithme de transformation en ondelettes bidimensionnelle pour la compression d'images au format JPEG2000.