Principes de base en santé et sécurité pour l'usage des équipements dans les laboratoires d'enseignement de génie électrique. Suite à la lecture d'un document portant sur la santé et sécurité dans le domaine du génie électrique, l'étudiant doit réussir un quiz.
Introduction aux circuits logiques, signaux analogiques vs signaux numériques. Systèmes de numération pondérée, systèmes binaire, octal, décimal et hexadécimal, conversion entre des systèmes de bases différentes, arithmétique binaire, codes analytiques et représentatifs, contrôle des erreurs. Algèbre de Boole, postulats et théorèmes, portes logiques. Circuits logiques combinatoires, formulation algébrique, formes canoniques disjonctive et conjonctive, simplification par les cercles d'Euler, simplification par les tables de Karnaugh, tables de Karnaugh à variables inscrites, technique de Quine-McCluskey, méthode de Petrick, application aux circuits à plusieurs sorties, aléas dans les circuits logiques combinatoires, circuits usuels (additionneur, comparateur, codeur, décodeur, multiplexeur, démultiplexeur, dispositifs logiques programmables). Circuits logiques séquentiels, fonctions fondamentales, circuits bistables, circuits usuels. Analyse et synthèse des circuits séquentiels synchrones, modèles de Mealy et de Moore. Analyse et synthèse des circuits séquentiels asynchrones.
Notions de logique mixte. Analyse et conception de systèmes logiques réels de complexité moyenne. Étude des séquenceurs synchrones et principalement synchrones. Réalisation de circuits et systèmes logiques au moyen de composants programmables et d'outils de conception. Introduction à la synthèse de haut niveau des circuits logiques. Conception de systèmes séquentiels par la méthode hiérarchique. Commande de périphériques analogiques par circuits séquentiels.

Historique et structure générale des microprocesseurs (MPU) et microcontrôleurs (MCU). Architecture interne et format des instructions machine. Modes d'adressage et types d'instructions. Registres internes de données, de programme et d'états. Gestion des interruptions et de la pile. Routines d'interruption. Périphériques essentiels et circuits associés. Commandes des périphériques par un MCU via les registres d'entrée/sortie (états, données et commandes). Ports d'entrée/sortie et interfaces. Établissement de liens avec les périphériques externes. Gestion des différents types de mémoire. Arbitrage des bus d'adresses et de données. Protocoles de communication sérielle et parallèle. Pseudo instructions et assembleur. Développement, validation et documentation du matériel et du logiciel. Vecteurs de tests. Conception de systèmes dédiés à l'aide de différentes cartes de développement. Réalisation d'un projet d'envergure nécessitant l'utilisation de deux types de microcontrôleurs.

Éléments d'optimisation : fonction de coût d'une ou plusieurs variables avec ou sans contraintes. Calcul des variations. Formulation de problèmes de commande optimale : principe du minimum de Pontryagin. Solutions numériques : tir non linéaire, quasi-linéarisation, méthode du gradient. Commande en temps minimum et à énergie minimum. Formation de problèmes de commande optimale pour les systèmes linéaires. Commande optimale linéaire quadratique : propriétés, résolutions numériques, exemples d'application. Éléments de programmation dynamique. Solutions voisines par deuxième variation. Formulation du problème d'estimation optimale pour les systèmes linéaires : filtre de Kalman, filtres de Kalman étendus, propriétés et exemples d'application.
Réseaux de télécommunications existants et en développement : Internet, réseaux téléphoniques, réseaux sans fil, réseaux optiques. Rappel du mode de transfert asynchrone (ATM). Techniques hybrides de commutation : émulation de LAN, commutation IP et commutation de références (MLPS). Qualité de service : services intégrés (IntServ) versus services différenciés (DiffServ), notification explicite de la congestion (ECN), routage avec contraintes, intégration au MPLS. Planification de réseaux : routage optimal, dimensionnement, design, qualité de service, fiabilité. Voix sur IP : problématique, protocoles H323 et SIP. Technologies IP/WDM. Nouvelles tendances technologiques.
Problématique des réseaux sans fil. Différences entre réseaux câblés et réseaux sans fil. Aspects réglementaires. Méthodes d'accès au canal. Technologies et architectures sans fil : évolution et comparaison des architectures. Technologies et architectures des réseaux métropolitains, locaux et personnels. Réseaux cellulaires, réseaux maillés et réseaux ad hoc. Adressage, routage, ordonnancement et transfert intercellulaire. Ingénierie de trafic. Problématique de la qualité de service. Problématique énergétique. Conception et déploiement de réseaux sans fil. Approche analytique et approche d'intégration. Estimation de la demande et assignation de la capacité. Évolution future du domaine.

Projet de conception d'un prototype d'instrument biomédical destiné à recueillir et analyser des signaux physiologiques : choix des capteurs et actuateurs; développement des circuits analogiques de conditionnement de signal; programmation d'un microcontrôleur pour contrôler les composants, acquérir les signaux et effectuer les calculs. Notions fondamentales sur les microcontrôleurs : instructions, registres, entrées/sorties, interruptions, piles, mémoires, arithmétiques binaire et vectorielle, périphériques, conversion analogique/numérique, compteurs, programmation modulaire, intégration des langages de bas et haut niveau.

Analyse statistique univariée et multivariée. Évaluation des techniques d'intervention et de diagnostic: essais cliniques avec ou sans groupe contrôle, effet placebo, biais. Bioéthique; responsabilité légale, normes.

Imagerie à rayons X : sources et leurs caractéristiques, spectre, interaction avec les tissus, instrumentation, formation et caractéristiques de l'image, applications cliniques, extension à la tomographie. Médecine nucléaire : principes généraux, production de radio traceurs, leur bio-distribution, caméra gamma, caractéristiques des images, SPECT, applications cliniques. Tomographie d'émission de positron : principes généraux, instrumentation, traceurs, formation d'image. Imagerie ultrasonore : propagation de l'onde ultrasonore, propriétés des tissus, transducteurs et propriétés, modes, applications cliniques. Imagerie par résonance magnétique : magnétisme nucléaire, description classique, réseau de spin et relaxation, séquences spin-écho, imagerie et encodage du signal, instrumentation, séquences d'excitation, imagerie fonctionnelle, applications cliniques. Nouvelles techniques d'imagerie : imagerie optique diffuse et application pour détecter l'activité métabolique.