architecture d`un processeur dédié aux traitements de signaux

UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL
ARCHITECTURE D’UN PROCESSEUR DÉDIÉ AUX TRAITEMENTS DE
SIGNAUX ULTRASONIQUES EN TEMPS RÉEL EN VUE D’UNE
INTÉGRATION SUR PUCE
PHILIPPE LEVESQUE
DÉPARTEMENT DE GÉNIE ÉLECTRIQUE
ÉCOLE POLYTECHNIQUE DE MONTRÉAL
THÈSE PRÉSENTÉE EN VUE DE L’OBTENTION
DU DIPLÔME DE PHILOSOPHIAE DOCTOR (PH.D.)
(GÉNIE ÉLECTRIQUE)
JANVIER 2011
© Philippe Levesque, 2011.

UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL
ÉCOLE POLYTECHNIQUE DE MONTRÉAL
Cette thèse intitulée:
ARCHITECTURE D’UN PROCESSEUR DÉDIÉ AUX TRAITEMENTS DE SIGNAUX
ULTRASONIQUES EN TEMPS RÉEL EN VUE D’UNE INTÉGRATION SUR PUCE
présentée par: LEVESQUE Philippe
en vue de l'obtention du diplôme de: Philosophiae Doctor
a été dûment acceptée par le jury d'examen constitué de:
M. SAVARIA Yvon, Ph.D., président
M. SAWAN Mohamad, Ph.D., membre et directeur de recherche
M. GUARDO Robert, Ph.D., membre
M. FONTAINE Réjean, Ph.D., membre externe

iii
DÉDICACE
À ma mère, mon père,
Mes sœurs et mon frère

iv
REMERCIEMENTS
En premier lieu, je tiens à remercier le professeur Mohamad Sawan pour ses conseils et ses
encouragements au cours des travaux de cette thèse ainsi que pour m’avoir introduit à ce domaine
passionnant qu’est l’imagerie médicale par ultrasons.
Je remercie les membres du jury qui ont accepté d’investir de leur temps pour l’évaluation de
cette thèse.
J’adresse également mes remerciements à Virginie Simard pour son support, ses critiques et ses
précieux conseils.
Je désire exprimer ma sincère reconnaissance à tous ceux et celles qui, grâce à leur grande
générosité, m’ont permis de compléter cette thèse ainsi qu’entreprendre bien d’autres projets
présents et futurs.
Finalement, je tiens à remercier ma famille et mes amis pour leur compréhension et leurs
encouragements tout au long de cette histoire sans fin...

v
RÉSUMÉ
Cette thèse se rapporte à la conception d’une nouvelle architecture d’un système d’appareils
d’imagerie médicale par ultrasons (IMU); nous proposons une architecture matérielle d’un
processeur dédié au prétraitement de signaux ultrasoniques en temps réel, qui intègre un cœur
(core) de traitement, un module d’interpolation et un module d’assignation de priorités qui permet
de partager le bus de données d’une mémoire à faible consommation d’énergie. Ce processeur
dédié représente une contribution importante aux efforts visant à l’intégration complète d’un
système de prétraitement de signaux ultrasoniques à l’intérieur d’une sonde qui fait partie des
appareillages ultrasoniques conventionnels ainsi qu’à la mise en œuvre d’un nouveau type
d’appareil d’IMU sans fil.
La littérature des deux dernières décennies présente diverses approches visant à miniaturiser la
technologie de l’IMU. Plusieurs auteurs proposent des solutions en matière d’intégration des
circuits frontaux ou de matérialisation de nouveaux algorithmes de traitement des signaux
ultrasoniques. Les efforts de recherche dans ce domaine sont propulsés par l’intérêt grandissant
des marchés et par le développement de nouvelles applications qui bénéficient de la
miniaturisation de cette technologie. De plus, les performances grandissantes des circuits intégrés
programmables tels que les FPGA offrent les caractéristiques appropriées pour la mise en œuvre
de nouveaux systèmes d’IMU.
La plupart des architectures des systèmes d’IMU répertoriés dans la littérature reposent en totalité
ou en partie sur une implémentation logicielle qui utilise un processeur classique (Central