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Thèse Année : 2012

Unified Multi-Level Design Environment for Mixed Signal Systems

Environnement de conception multi-niveaux unifiée appliqué aux systèmes mixtes

Résumé

Nowadays, System-on-Chips containing digital, analog and RF blocks are very common and are present in almost all electronic devices. This fact brings the designers of analog and digital domains to work together to apply a complete analog/digital Mixed-Signal design. A system-level model containing both the analog and digital parts is very important to determine the circuit specifications and to validate the desired system performance. Tools available to model such systems are currently lacking: Matlab, a widely used high-level simulator is not compatible with the integrated circuit design flow. VHDL-AMS, a language for analog mixed-signal circuit description is very time-consuming for large systems. Recently, an AMS extension of SystemC, called SystemC AMS, has filled this gap of Mixed Signal modeling in a system level. At the circuit level, the conventional analog design methodologies have been mainly based on the analog designer approximated calculations and computer-aided simulations for tuning. The design time of analog and RF blocks is very dependent on the designer's experience. When the CMOS process or the specifications are changed a complete redesign is necessary. Moreover, it is very difficult to optimize the overall design of a complex mixed-signal circuit because the design and simulation environments used for the digital blocks are very different from those used for the analog and RF blocks. The following points summarize the contributions realized in this work. - The first implementation of a fairly complex Mixed Signal model in SystemC-AMS: a Wireless Sensor Network node. - Refined models for a generic and configurable approach of system-level modeling. - An accurate linear and nonlinear circuit performance evaluation tool for system-level refined models back-annotation and circuit-level optimized design. - An optimized circuit design methodology based on an accurate sizing tool and the circuit performance evaluation tool. - A unified Mixed Signal design environment with a very strong interaction between system-level simulation and optimized circuit-level design.
Ce travail se place dans le contexte de la conception, la modélisation et la simulation de systèmes hétérogènes contenant a la fois des capteurs, des composants analogiques, des composants numériques et des circuits RF.La seule manière de simuler un système avec une telle complexité avec un temps de simulation raisonnable est de faire une modélisation haut niveau.Cependant, pour que ce modèle haut niveau soit fiable, les modèles des blocs analogiques et RF doivent contenir une description précise des leurs imperfections.Dans ce travail nous proposons une méthode systématique pour la caractérisation et le raffinement des modèles des blocs analogiques et RF.Cette méthode est réalisée dans un environnement C++ base sur: - l'outil de simulation haut niveau SystemC-AMS- l'outil de résolution d'expression symbolique GiNaC- l'outil de synthèse de circuits intégrés analogique CAIRO+/CHAMSPour illustrer la validité de la méthode proposée, nous présenterons le modèle d'un nœud d'un réseau de capteurs sans fil avec une caractérisation automatique de certains blocs analogiques et RF.Les points suivant résument les contributions apportées pour ce travail.- La première implémentation d'un modèle analogique numérique mixte complexe avec le langage SystemC AMS: un nœud de réseau de capteurs sans fil.- L'introduction du raffinement pour une approche générique des modèles au niveau système.- Un outil d'évaluation précise des performances linéaires et non-linéaires des circuit analogiques pour le raffinement des modèles niveau système et l'optimisation de la conception niveau circuit.- Une méthodologie de conception niveau circuit basée sur des outils de dimensionnement et d'évaluation des performances avec précision.- Un environnement de conception multi-niveaux unifiée appliqué aux systèmes mixtes avec une très forte interaction entre la simulation niveau système et la conception optimisée niveau circuit.
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Dates et versions

tel-00836923 , version 1 (21-06-2013)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00836923 , version 1

Citer

Michel Vasilevski. Unified Multi-Level Design Environment for Mixed Signal Systems. Performance [cs.PF]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. English. ⟨NNT : 2012PA066479⟩. ⟨tel-00836923⟩
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