Cette ressource, complément de la ressource L'émergence de l'architecture RISC-V [1] présente deux exemples d’implémentation d’un processeur RISC-V sur FPGA, en VHDL et Verilog, mettant en évidence la diversité des méthodes et langages permettant de le faire avec simplicité. Cette application pédagogique peut être menée avec des étudiants ayant déjà de bonnes connaissances en programmation des FPGA et en architecture des microprocesseurs. L’implémentation du processeur NEORV32 a été expérimentée par des étudiants de M2 (ENS Paris Saclay et M2 SETI de l’université Paris Saclay). Jacques-Olivier Klein propose une expérience similaire avec des étudiants de BUT 3 : https://github.com/JOKleinGe1/Module_Initiation_Riscv

Cette ressource présente l’architecture RISC-V, ses applications industrielles et l’intérêt qu’elle présente pour l’enseignement de l’informatique et l’introduction à la conception de circuits intégrés informatiques (co-design). Elle est suivie d’une seconde ressource présentant des exemples pratiques d’implémentation d’un cœur RISC-V sur un FPGA : « Exemples d’implémentation d’un processeur RISC-V sur un FPGA » [1].

Le second thème de ce numéro de la revue 3EI, traite de l’architecture RISC-V. Théo Ballet et Anthony Juton, dans leurs deux articles, nous font découvrir le potentiel de cette architecture open-source, tant pour l’industrie que pour l’éducation. RISC-V représente une rupture avec les architectures classiques, principalement dominées par des géants comme ARM et x86. Son ouverture et sa modularité offrent des opportunités nouvelles pour la conception de circuits intégrés et le co-design. De plus, cette architecture est un outil pédagogique puissant, permettant d’introduire les étudiants à des concepts complexes de conception de processeurs tout en les initiant à des implémentations pratiques sur FPGA. Les exemples pratiques en VHDL et Verilog, présentés dans l’article de Théo Ballet, ouvrent la porte à une compréhension approfondie de la conception des microprocesseurs, tout en mettant en évidence la diversité des méthodes et des langages associés.

La compatibilité électromagnétique (CEM) est le domaine du génie électrique où l'on étudie et caractérise les interactions mettant en jeu les équipements électriques, leur environnement (réseau, charge, dispositifs de contrôle) et les phénomènes électriques naturels afin de respecter l'intégrité de fonctionnement de tous (voir la ressource Principes généraux de la compatibilité électromagnétique [8]). Le concept est apparu dans les années 1920 lors du développement des radiocommunications, lorsque l'on s'aperçu que la diffusion croissante des appareils électriques provoquait des perturbations de réception de plus en plus gênantes. Les premières normes virent le jour durant ces années. Actuellement ce domaine est particulièrement important car les dispositifs électriques et électroniques sont de plus en plus nombreux, complexes et stratégiques (électronique de bord d'un avion) donc vulnérables à la pollution électromagnétique avec des conséquences très importantes. Le champ d'action de la CEM est fort vaste tant en termes de phénomènes physiques (foudre, décharges électrostatiques, rayonnements, courants conduits) qu'en termes de domaines d'application (télécommunications, équipement spatial et militaire, contrôle commande, instrumentation, électronique de puissance) ou en gamme de fréquence (de quelques Hz à quelques dizaines de GHz). On peut toutefois délimiter trois principaux centres d'étude : les sources de perturbation, leur mode de couplage et de propagation, et les effets des perturbations sur les "victimes", qui correspond au concept de susceptibilité électromagnétique. Des normes existent concernant chacun de ces trois points. Cet article se limitera au domaine de l'électronique de puissance selon le schéma qui vient d'être évoqué, il s’appuiera sur plusieurs travaux de thèse s’étendant de 1992 à 2024, dont les références sont données dans les titres de paragraphe et détaillées dans la section « références » ainsi que leurs liens de téléchargement.

Le concept de compatibilité électromagnétique (CEM) est apparu durant les années 1920 lorsqu’on a constaté que les émissions de la radio naissante étaient souvent brouillées par le fonctionnement des appareils électriques d’alors ; l’usage industriel de l’électricité remonte aux années 1870 et de nombreuses applications mettaient en œuvre des moteurs électriques à courant continu, des dispositifs d’éclairage, etc. De ce constat de la nécessité de gérer la cohabitation des équipements électriques en minimisant les perturbations, ont émergé des méthodologies d’étude, de caractérisation, de remédiation et de normes qui se sont complexifiées depuis un siècle ! C’est cet ensemble de pratiques qui constitue la CEM. Nos sociétés sont devenues de plus en plus dépendantes de l’usage de l’électricité, de l’électronique et du numérique rendant les problématiques de CEM de plus en plus stratégiques en termes de sécurité et de confidentialité si on considère par exemple les domaines de l’aéronautique et des télécommunications. La figure 1 donne une représentation de la multiplicité des interactions possibles entre équipements électriques et électroniques mais aussi au regard de phénomènes naturels relevant de la CEM.

À l'heure où nos vies sont de plus en plus dépendantes de l’électricité, de l’électronique et des technologies numériques, le terme de compatibilité électromagnétique (CEM) n’a jamais été aussi pertinent. Si son apparition remonte aux années 1920, lors des premiers balbutiements de la radiocommunication, son rôle n’a cessé de croître à mesure que la société moderne devenait plus interconnectée, dépendante des technologies et vulnérable aux perturbations électromagnétiques. François Costa, à travers deux articles, nous invite à une réflexion sur l’histoire, les enjeux actuels et la complexité croissante de cette discipline. François Costa délimite trois axes essentiels d’étude : les sources de perturbation, les modes de propagation, et les effets des perturbations sur les "victimes". Dans son second article, il se concentre sur les défis associés aux convertisseurs statiques, dont l'augmentation des fréquences de commutation (notamment avec l'émergence des composants SiC et GaN) créent de nouvelles sources de perturbations. La transition énergétique décarbonée, qui place l’électronique de puissance au centre de ses préoccupations, ajoute une couche supplémentaire de complexité. Les voitures électriques, les systèmes de chauffage intelligents ou l’aviation à faible émission deviennent tous des cibles potentielles des perturbations électromagnétiques.

Pour ce numéro d’été, nous vous proposons deux thèmes : la CEM et les processeurs RISC-V. D’une part, la CEM est au cœur des défis technologiques contemporains, qu'il s'agisse de la sécurité des dispositifs aéronautiques, de l'intégrité des télécommunications, ou de la confidentialité des données numériques. D’autre part, dans un monde où la dépendance à la technologie ne cesse de croître, maîtriser des architectures ouvertes et modulables pourrait bien être l'une des clés pour former la prochaine génération d’ingénieurs, capable d’innover tout en répondant aux défis complexes du futur. Les deux articles du thème « RISC-V » nous permettent d’appréhender le potentiel de cette architecture Open-source pour nos formations et applications industrielles.

Pour ce numéro d’été, nous vous proposons deux thèmes : la CEM et les processeurs RISC-V. D’une part, la CEM est au cœur des défis technologiques contemporains, qu'il s'agisse de la sécurité des dispositifs aéronautiques, de l'intégrité des télécommunications, ou de la confidentialité des données numériques. D’autre part, dans un monde où la dépendance à la technologie ne cesse de croître, maîtriser des architectures ouvertes et modulables pourrait bien être l'une des clés pour former la prochaine génération d’ingénieurs, capable d’innover tout en répondant aux défis complexes du futur. Les deux articles du thème « RISC-V » nous permettent d’appréhender le potentiel de cette architecture Open-source pour nos formations et applications industrielles.