Le besoin de concevoir des systèmes de détection efficaces de diverses substances afin d'améliorer le contrôle de qualité et la sécurité environnementale, nous amène à chercher de nouvelles approches pour contourner les problèmes reliés aux systèmes de détection actuels, tels leur taille, coût, sélectivité et consommation d'énergie. Il est aussi souhaitable de définir un modèle de développement qui ne soit pas contraint par le besoin d'une connaissance précise des processus physiques sous-jacents, souvent inconnus. Ce mémoire décrit la mise en oeuvre partielle d'un dispositif permettant d'identifier et de mesurer la concentration de substances fluorophoriques dans un milieu optique typique (Solution liquide ou suspension dans un fluide). La méthode est basée sur des mesures de fluorescence multispectrales, réalisées en excitant une substance inconnue avec une ou plusieurs diodes électroluminescentes qui couvrent un intervalle de longueurs d'ondes donné. La conception du détecteur photoélectrique repose sur la propriété inhérente des diodes électroluminescentes d'agir comme détecteurs photoélectriques quand elles sont polarisées à l'envers, et cela en offrant une réponse spectrale qui dépend de leur couleur. Dans ce mémoire, on propose un système dont l'entrée est composée d'une diode excitatrice et d'un ensemble de diodes électroluminescentes de différentes couleurs qui détectent la lumière à différentes longueurs d'ondes. Les données acquises par les photodiodes sont transmises à un système d'amplification puis à un convertisseur analogique numérique avant d'être acheminées vers un microcontrôleur implémenté sur une puce FPGA. Ce dernier permet de commander le processus de saisie des données et l'affichage des résultats obtenus quant au type et à la concentration des données obtenues. Un réseau de neurones artificiel (RNA) codé en logiciel réalise le traitement des données requis. Ce mémoire couvre tous les aspects du design sauf celui du RNA. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Mesure de fluorescence, Photodiode, FPGA, MicroBlaze.

Depuis 2002, différentes bandes de fréquences de plusieurs GHz dites « Ultra-Large Bande » (ULB), généralement comprises entre 3,1GHz et 10,6GHz, ont été libérées de par le monde pour la transmission d’informations sans fil. La largeur de ces bandes est telle qu’il devient envisageable d’utiliser des impulsions comme support de l’information en lieu et place d’une porteuse modulée comme cela est le cas habituellement. En effet, le spectre d’une impulsion étant inversement proportionnel à sa durée, une large plage de fréquences est requise pour la transmission d’informations via des impulsions. Cependant, il devient possible d’accroitre les débits en rapprochant les impulsions émises lorsque ceci est nécessaire, tout en offrant la possibilité d’éteindre les circuits et donc réduire la consommation lorsque deux impulsions sont suffisamment éloignées dans le temps.Le travail de recherche de cette thèse est dans ce contexte de proposer une structure d’émetteur impulsionnel reconfigurable disposant d’un contrôle suffisamment fin pour s’adapter aux différents canaux des standards IEEE 802.15.4 et 802.15.6 et ce, en n’utilisant que des circuits numériques pour les besoins des applications faibles coût. Pour cela, une étude théorique sur la mise en forme des impulsions requises est faite. Puis, il est question de la conception des différentes fonctions nécessaires à la mise en œuvre d’un émetteur impulsionnel reconfigurable, telles qu’un oscillateur contrôlé en tension pour la bande 3,1GHz-10,6GHz à démarrage rapide et que le circuit de mise en forme des oscillations associé. / Since 2002, various frequency bands of several GHz called "Ultra-WideBand" (UWB), generally between 3,1GHz and 10,6GHz, were liberalized in the world for wireless data transmission. The width of these bands is that it becomes possible to use pulses instead of a modulated carrier to transmit data. Indeed, as the spectrum of a pulse is inversely proportional to its duration, a wide range of frequencies is required for the transmission of information via pulses. However, it becomes possible to increase the rates by moving closer the emitted pulses when this is necessary, while providing the ability to switch off the circuits and thus reduce power consumption when two pulses are sufficiently far in time.To standardize the use of UWB frequency bands, standards such as IEEE 802.15.4 and 802.15.6 standards have emerged and have chosen to cut these frequency bands in channels of 500MHz and more. The aim of this thesis is also to propose a reconfigurable pulse transmitter structure with a fine enough control to address the different channels of IEEE 802.15.4 and 802.15.6 standard and, using only digital circuits to target low cost applications. For this, a theoretical study on the shaping of pulses required is made. Then it comes to the design of the various functions necessary for the implementation of a reconfigurable pulse transmitter, such as the implementation of a voltage controlled oscillator for 3,1GHz band-10,6GHz with quick start ability and the required oscillations shaping circuit.

Ce travail présente quelques contributions en arithmétique des ordinateurs pour le matériel et le logiciel. L'arithmétique des ordinateurs est la branche de l'informatique qui traite des représentations des nombres, des algorithmes pour effectuer les calculs de base en machine, la validation de la qualité des calculs, l'analyse de l'efficacité des calculs et des outils d'aide à la conception de systèmes de calcul arithmétique. Nos travaux comportent des liens avec les domaines de la conception de circuits intégrés numériques, de l'architecture des machines et du développement logiciel de bibliothèques de calcul. Les principaux domaines d'application de nos travaux sont: le calcul numérique dans les systèmes embarqués, la cryptographie et la sécurité numérique, le traitement numérique du signal et des images et de façon plus limitée les dispositifs numériques de contrôle-commande en automatique. Le mémoire résume les travaux de recherche effectués, seul et en collaboration, depuis octobre 1997. Ces travaux portent sur: l'arithmétique en ligne, des architectures reconfigurables, des méthodes d'évaluation de fonctions à base de tables, la division pour circuits asynchrones, des opérateurs arithmétiques spécifiques pour FPGA, des variantes de la multiplication comme la multiplication par des constantes ou tronquée, des bibliothèques flottantes pour processeurs entiers, la division par des constantes, l'évaluation de fonctions par approximation polynomiale, des opérateurs arithmétiques pour la basse consommation d'énergie, la modélisation et l'évaluation de la consommation d'opérateurs arithmétiques, des opérateurs arithmétiques pour la cryptographie (corps finis et sécurisation contre des attaques physiques), la génération de diviseurs matériels, la bibliothèque logicielle PACE pour la cryptographie, la consommation d'énergie dans les processeurs graphiques, la maîtrise des erreurs d'arrondi dans les outils de CAO, la génération de nombres vraiment aléatoires et l'arithmétique par estimation.