Ingénieur Concepteur VHDL FPGA

Concepteur FPGA

Découvrir le métier de concepteur FPGA avec Johan. Il nous présente son parcours, nous explique en quoi consiste son métier et nous parle de sa vie d’ingénieur chez ELSYS Design.

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Devenir concepteur FPGA

Q : Johan, peux-tu nous présenter ton parcours dans l’enseignement supérieur ? Johan : Je suis diplômé de l’École supérieure d'ingénieurs de recherche en matériaux et en infotronique (ESIREM) à Dijon. Cette école a deux départements : un dédié aux matériaux, et un autre dédié à l’informatique et à l’électronique. Je suis sorti de l’école en 2011, avec le diplôme « Electronique des systèmes embarqués », donc j’ai été formé pour faire aussi bien du hardware (ex : design de carte électronique programmable) que du software (développement de logiciel embarqué). Et au niveau professionnel ? Johan : J’ai réalisé mon stage de fin d’études au CNES à Toulouse en 2011, où j’ai fait de la conception VHDL. Ensuite, j’ai fait de la validation de FPGA dans une société de services, avant de partir un an en Australie en congé sabbatique. A mon retour, j’ai réalisé du développement VHDL pour Airbus en tant que prestataire, puis un peu de test électrique sur une carte FPGA. Je suis rentré chez ELSYS Design en 2015.

Le Métier de Concepteur FPGA

Concepteur FPGA, ça consiste en quoi ? Johan : Cela consiste à décrire un fonctionnement ou un comportement numérique qui sera ensuite chargé dans un gros composant qui peut avoir quelques centaines de pattes, le FPGA, et qui va faire l’interface entre plusieurs équipements. Par exemple, un FPGA peut contrôler des mémoires ou des liaisons de communication, faire du calcul mathématique… il y a beaucoup de possibilités. Toute la description est écrite en langage VHDL (VHSIC Hardware Description Language) : on part du besoin et on en déduit une architecture avec différents composants « virtuels » qui vont communiquer ensemble avec un traitement différent. Par exemple, un premier bloc va recevoir des informations depuis une liaison I2C, les interpréter et les transformer dans un format plus simple avant de les envoyer à un autre bloc et ainsi de suite, tout ça pour répondre au besoin comportemental du FPGA.

FPGA Test

Quid de la partie test ? Johan : Pour la partie test, on va dissocier 2 types de programmation :
  • Le code synthétisable, qui va pouvoir être chargé dans le FGPA. On utilise alors des outils comme ModelSim de Mentor Graphics ; c’est un logiciel qui permet de compiler le code VHDL.
  • Le code non synthétisable que le FPGA ne pourra pas interpréter et qui servira uniquement pour le test bench, autrement dit la simulation sur PC.
Tu es amené à utiliser d’autres outils ? Johan : Oui. En fait, chaque fabricant de FPGA propose une suite d’outils spécifiques, depuis la conception VHDL jusqu’à l’implémentation dans le FPGA. Chez Xilinx, c’est Vivado ; chez Altera, Quartus ; chez Actel, Libero. Qu’est-ce qui te plaît dans ton métier d’ingénieur concepteur VHDL - FPGA? Johan : J’aime avoir la main, contrôler vraiment la conception, voir le fonctionnement, ce au plus bas niveau de l’électronique. J’aime concevoir puis tester, afin de vérifier que mon développement correspond aux attentes. Bref, il s’agit d’une conception de bout en bout, sans boîte noire, on sait comment tout fonctionne. A noter que la double activité conception/test n’est pas toujours possible ; par exemple, dans le domaine de l’aéronautique, un concepteur ne peut pas tester son propre design.

Ensuite, bien entendu, autour du travail purement technique, il y a les aspects normatifs à prendre en compte (normes de suivi de projet, couverture des exigences du cahier des charges etc) ; cela permet de justifier nos différents choix et de montrer que tout fonctionne bien. C’est un peu moins amusant, mais c’est absolument nécessaire. Par exemple, si on interrompt un projet et qu’on doit le reprendre quelques mois plus tard, c’est très compliqué de se replonger dans le code sans savoir ce qui a été fait, ce qu’il reste à faire etc.
Comment as-tu découvert le métier de concepteur FPGA? Johan : De par mon école d’ingénieur, je me suis rapproché de l’électronique en général. Puis, durant les cours, on a découvert le langage VHDL. C’est un sujet qui m’intéressait, alors j’ai pas mal creusé. Je me suis rendu compte que le VHDL était de plus en plus répandu : le FPGA est un composant programmable, et même reprogrammable, donc très flexible. De plus, avant même de concevoir un ASIC (Application-specific integrated circuit ; un FPGA figé et fondu), on passe toujours par la conception d’un FPGA pour vérifier le fonctionnement. Tout ça m’intéressait et m’intéresse toujours beaucoup.

Concepteur VHDL FPGA chez ELSYS Design

Que peux-tu nous dire de ta vie d’ingénieur concepteur VHDL – FPGA chez ELSYS Design ? Johan : Je travaille depuis une dizaine de mois sur un projet dans le domaine du spatial, ça se passe bien. C’est ce que je cherchais : un projet long avec un développement complet où je conçois et teste mon code via des simulations sur PC. Je fonctionne en binôme avec un concepteur FPGA expérimenté, ce qui m’a permis de monter en compétences et d’acquérir de bons réflexes sur certains points précis de la phase de conception. Je suis ainsi en train de consolider mon expérience et souhaite continuer à faire du VHDL pour devenir un jour moi-même expert dans ces technologies ; en tous les cas c’est ce que j’ai à l’esprit !

Projets en conception VHDL de FPGA chez ELSYS Design :

Voici quelques exemples de projets réalisés chez ELSYS Design :

  • Conception d’un FPGA Virtex 5 pour une centrale d’acquisition vidéo HD
  • Dans un contexte de gestion d’obsolescence, portage de Virtex vers Spartan VI

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Un grand merci à Johan pour son témoignage !
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