Contribution à l'optimisation de la qualité d'affichage à LEDs RGB à grande taille à base de cartes FPGA.

Abstract

L’électronique embarquée connait un succès croissant grâce à ces performances et à sa capacité d’intégrer des architectures très complexes. Elle peut être utilisée pour gérer des applications nécessitant des conditions favorables (consommation d’énergie faible, fréquence de traitement élevée, capacité logique importante et nombre suffisant des entrées/sorties) notamment celles utilisés dans le domaine de la vision et de l’imagerie. Ces applications requièrent des structures (matériel/logiciel) qui sollicitent également des améliorations afin de créer des applications avec une efficience fonctionnelle et moins consommatrices d’énergie. L’objectif de cette thèse est de fournir des solutions dédiées et adaptées à ces problèmes en prenant comme application le système d’affichage à LED (Light-Emitting Diode) à grande taille géré par un noyau embarqué FPGA (Field-Programmable GateArray). Cette thèse se distingue en proposant des solutions innovantes et adaptées au monde des FPGAs afin de concevoir un système avec une efficacité lumineuse et énergétique considérable. Elle présente essentiellement deux contributions : (a) proposition d’une méthode de simplification des architectures logiques ; (b) optimisation de la qualité d’affichage à LEDs en améliorant la technique de contrôle d’intensité lumineuse de chaque LED. En ce qui concerne la première contribution, en tenant compte de la difficulté de programmer les techniques de simplification logique par l’algèbre de Boole et également l’obstruction de les intégrer dans les processus automatiquement de conception logique des applications complexes avec un très grand nombre de paramètres, nous avons proposé une méthode pour modélise et automatiser la simplification logique par ces techniques. L’algorithme proposé est discuté en détail et les résultats d’un ensemble de comparaisons entre des architectures simplifiées par cet algorithme et celles non simplifiées ont montré que cette méthode a permis de diminuer le nombre des éléments logiques utilisés de 20%. Quant à la deuxième contribution, la technique proposée pour l’optimisation de la qualité lumineuse dans l’affichage à LEDs consiste à améliorer l’intensité lumineuse produite en utilisant la technique de contrôle par ML1 (Modulation de la Largeur d’impulsion) qui présente l’avantage d’être à faible consommation énergétique, par rapport à celle générée par la technique de contrôle à courant direct DC qui présente la meilleure luminosité mais avec l’inconvénient de la grande consommation énergétique par rapport à la première. L’étude théorique (logiciel et matériel) de la technique proposée est discutée à base des caractéristiques lumineuse des LEDs. Les résultats d’un ensemble d’expériences réalisées sur une LED RVB (Rouge, Vert et Bleu) montrent que cette nouvelle méthode peut améliorer l’intensité lumineuse d’environ 12 % par rapport à la technique ML1 standard tout en gardant le coté énergétique stable.