====== Tour d'Horizon de la Plateforme Arduino ======
===== Matériel =====
==== L'Arduino 2009 ====
{{:elec:arduino2009-c.png?640}}
L'Arduino version Duemilanove ("2009") est une carte basée sur le
microcontrôleur
[[http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2545.pdf|ATmega168]]
ou
[[http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc8161.pdf|ATmega328]].
Il possède
* 14 entrées/sorties digitales (dont 6 peuvent être utilisées comme des sorties [[http://arduino.cc/en/Tutorial/PWM|PWM]] "Pulse Width Modulation").
* 6 sorties analogiques
* une horloge à 16 MHz
* un connecteur USB (adaptateur du port série, et alimentation)
* un jack d'alimentation (alternative à l'alimentation par l'USB)
* des broches pour l'[[http://fr.wikipedia.org/wiki/Programmation_in-situ|ICSP]] (In-Circuit Serial Programming)
* un bouton RESET
[[Arduino2009|Plus de détails sur la carte...]]
==== La carte de prototypage ====
{{:elec:arduino-prototype-c.jpg?360}}
// A faire: description, utilisation //
==== Liens ====
* [[http://www.arduino.cc]]
* [[http://www.atmel.com]]
* [[http://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardDuemilanove| Arduino Duemilamove]]
* [[http://arduino.cc/en/uploads/Main/arduino-duemilanove-schematic.pdf| Le schéma]]
===== Installation de l'Environnement de Développement (Linux) =====
On peut utiliser les outils de son choix (gcc ...) mais le plus simple
pour commencer est probablement d'installer l'environnement proposé
[[http://arduino.cc/en/Main/Software|ici]] .
** Pour les machines 64 bits **, des problèmes ont été rapportés concernant les librairies java de communication (RXTX) et l'outil de manipulation des ROM et EEPROM des microcontrôleurs AVR, //avrdude// ([[http://chemicaloliver.net/programming/fixing-arduino-on-ubuntu-9-10-karmic-x64/|détails]]). Mais dans le monde du Libre, les choses s'arrangent rapidement et je vous conseille de vous reporter à la [[http://www.arduino.cc/playground/Learning/Linux|page officielle]]
pour connaître la solution actuelle.
==== Téléchargement et décompression ====
Le jour de l'atelier, la version la plus récente était [[http://arduino.googlecode.com/files/arduino-0017.tgz|arduino-0017.tgz]], ou
[[http://chemicaloliver.net/code/arduino-0017.tgz]]
pour les machines 64 bits.
Télécharger l'archive et la décompresser dans le répertoire de son
choix, par exemple ''~/arduino/tools/'' , ''~/installs/'' ou
''/usr/local/share/'' si vous avez les permissions nécessaires.
Par exemple:
cd ~/installs/
wget http://arduino.googlecode.com/files/arduino-0017.tgz
tar xzvf arduino-0017.tgz
ln -s arduino-0017 arduino
==== Paquets complémentaires ====
=== Pour l'IDE lui-même ===
- la machine virtuelle java de Sun:
sudo apt-get install sun-java6-jre
* les librairies (C++) nécessaires à la compilation des programmes pour l'Arduino (AVR Atmel):
sudo apt-get install gcc-avr avr-libc
* Autres outils (optionels)
* minicom : utiliser le port série en ligne de commandes
==== Lancement de l'interface ====
Le script shell 'arduino' lance java avec les arguments nécessaires,
** à condition d'être lancé depuis le répertoire d'installation** .
cd arduino-0017
./arduino
[[http://arduino.cc/en/Guide/Environment|Plus d'infos...]]
===== Contrôle d'un port digital: Faire clignoter une LED =====
ref: [[http://arduino.cc/en/Tutorial/Blink]]
==== Montage ====
L'Arduino intègre une LED que l'on peut contrôler via le port digital
13.
On peut également monter une [[http://fr.wikipedia.org/wiki/Diode_électroluminescente|LED]] externe, entre la masse //GND// et un
port digital de son choix. Si on choisit le port 13, la LED externe
devrait fonctionner en même temps que la LED intégrée.
Les LEDs sont des diodes, elles ont donc une polarité et ne laissent
passer le courant que dans un sens, tout en émettant de la lumière.
Typiquement, la patte positive est plus longue, c'est celle qu'on doit
relier à la borne 13 de l'Arduino (la plus courte va sur //GND//) .
Si la LED ne s'allume pas, essayez de la monter (brièvement pour ne pas risquer de l'abîmer) dans l'autre sens.
{{http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cd/%2B-_of_LED.svg/160px-%2B-_of_LED.svg.png}}
{{http://arduino.cc/en/uploads/Tutorial/LedOnPin13.jpg}}
**Attention: ** Ce montage est possible car le port n°13 est connecté à une résitance de 1k, qui limitera le courant dans la LED.
Si on choisit un port différent, il nous faut ajouter nous-même une résistance.
Entraînons-nous à calculer sa valeur optimale:
* intensité maximale : 10 à 30 mA
* intensité souhaitée : 8 mA
* tension de seuil : 1.83 V
** R = U/I = 1.83 / 0.008 = 228.75 ohm **
En théorie, la résistance peut être placée d'un côté ou l'autre de la LED, mais en pratique on préfère souvent la mettre du côté positif (en amont).
Il nous reste à choisir parmi les composants disponibles ou dans les
[[http://fr.wikipedia.org/wiki/CEI_60063|séries de valeurs normales]]
et à consulter le [[http://fr.wikipedia.org/wiki/CEI_60757|code de couleur des résistances]] pour dénicher la bête.
Dans la série E3, on prendra donc une résistance de 470 ohm, qui se reconnaît par ses anneaux //jaune//(4), //violet//(7) , //marron//(x10) .
> ** Question: ** Quelle intensité de courant parcourt la LED dans le montage simple sur le port n° 13 ?
==== Programme ====
L'Arduino se programme en C++, en utilisant des bibliothèques
spécifiques.
Depuis l'IDE arduino, charger l'exemple 'Blink':
File -> Examples -> Digital -> Blink
{{:projets:example-blink.png}}
Examinons le code (j'ai traduit les commentaires, pour aider):
=== Utiliser des variables et constantes prédéfinies ===
La ligne
int ledPin = 13; // La LED est connectée au port digital no 13
déclare une variable (ici utilisée comme une constante) qui contient
le numéro du port digital choisi.
Ce numéro pourra ainsi être utilisé en de nombreux endroits du code,
mais sa valeur réelle (litérale) n'est écrite qu'une seule fois.
De cette façon, si on décide de changer,
* une seule ligne est à modifier dans le code source
* le code source est plus lisible, plus facile à comprendre.
x
On utilisera aussi les [[http://arduino.cc/en/Reference/Constants|constantes prédéfinies]] 'HIGH', 'LOW', 'OUTPUT'.
=== Fonction d'initialisation ===
Elle nous sert simplement ici à définir comment les ports seront
utilisés.
On utilise la fonction [[http://arduino.cc/en/Reference/PinMode|pinMode()]] en précisant la constante prédéfinie ''OUTPUT'' en argument.
// La méthode 'setup()' est lancée une seule fois, lorsque le programme démarre
void setup() {
// définit le port 'ledPin' comme une sortie
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
=== Fonction de boucle principale ===
Son exécution démarrera juste après l'initialisation, et recommencera
jusqu'à ce que l'Arduino soit réinitialisé.
Pour allumer la LED, il suffit de sortir une tension suffisante sur 'ledPin'. La fonction [[http://arduino.cc/en/Reference/DigitalWrite|digitalWrite()]] permet de basculer entre 0 volt (''LOW'') et 5 ou 3.3 (''HIGH'') volts selon les cartes.
Pour que l'on puisse percevoir le clignotement de la LED, il faut introduire une pause entre les instructions: [[http://arduino.cc/en/Reference/Delay|delay()]] .
// La methode 'loop()' tourne en boucle tant que l'Arduino est sous tension.
void loop()
{
digitalWrite(ledPin, HIGH); // allume la LED
delay(1000); // attend une seconde (1000ms)
digitalWrite(ledPin, LOW); // éteint la LED
delay(1000); // attend une seconde
}
==== Installation ====
- Vérifier et compiler le programme
- Connecter l'Arduino au PC par le port USB
- Charger le binaire sur l'Arduino:
* Menu File -> Upload to I/O Board, ou
* Ctrl-U , ou
* Clic dans la barre d'outils "Upload"
La LED intégrée de l'Arduino se met à clignoter rapidement pendant
quelques secondes, puis le programme se lance ... Alors ça marche ?
==== Arrêt ====
Normalement le programme tourne "indéfiniment" mais on peut
* appuyer sur le bonton RESET
* le priver d'alimentation (débrancher l'USB)
* charger un autre programme à la place
===== Contrôle du port Série: Affichage sur le PC =====
==== Montage ====
Inchangé. Cette fois, la connection USB est utilisée à la fois pour l'alimentation et les communications série.
==== Programme ====
Les librairies arduino nous proposent en standard le module
[[http://arduino.cc/en/Reference/Serial|Serial]] qui va nous permettre
d'exploiter les communications série :p
=== Fonction d'initialisation ===
Pour initialiser le port série, nous devons préciser la vitesse de
transmission.
// La méthode 'setup()' est lancée une seule fois, lorsque le programme démarre
void setup() {
// définit le port 'ledPin' comme une sortie
pinMode(ledPin, OUTPUT);
// initialise le port série avec un bitrate de 9600 bauds
Serial.begin(9600);
}
=== Boucle principale ===
On utilise la méthode
[[http://arduino.cc/en/Serial/Println|Serial.println()]] pour émettre
une chaîne formattée sur le port série, qui pourra être interceptée
sur le PC pour affichage.
// La methode 'loop()' tourne en boucle tant que l'Arduino est sous tension.
void loop() {
Serial.println("J'allume la LED"); // affichage sur le PC
digitalWrite(ledPin, HIGH); // allume la LED
delay(1000); // attend une seconde (1000ms)
Serial.println("J'éteins la LED"); // affichage sur le PC
digitalWrite(ledPin, LOW); // éteint la LED
delay(3000); // attend trois secondes
}
==== Installation et Execution ====
=== Affichage des messages sur le PC ===
L'IDE arduino permet d'afficher directement une console de communication série.
Sinon, on peut utiliser [[http://manpages.ubuntu.com/manpages/hardy/en/man1/minicom.1.html|minicom]] pour faire la même chose dans une fenêtre de terminal.
== Encodage des caractères ==
Le code [[http://fr.wikipedia.org/wiki/ASCII|ASCII]] de base, conçu pour l'anglais, ne comporte que 128 valeurs possibles (7 bits), ce qui exclut les caractères accentués et bien d'autres symboles disponibles en [[http://fr.wikipedia.org/wiki/Unicode|unicode]].
Dès qu'on veut les utiliser, il faut préciser de chaque côté (émetteur, récepteur) quel encodage on utilise, parmi les nombreux disponibles. Les languages de haut niveau actuels imposent de le préciser dans tous les cas.
===== Combinaison des 2: Contrôle de la LED à partir du PC =====
Cette fois-ci on va utiliser le port série d'une part en lecture, et d'autre part en écriture.
==== Programme ====
=== Boucle principale ===
A chaque tour de boucle, on va tout d'abord inspecter l'entrée série pour savoir si quelque chose a été transmis du PC : [[http://arduino.cc/en/Serial/Available|Serial.available()]]. Notez que [[http://arduino.cc/en/Serial/Read|Serial.read()]] est //non bloquante// et retourne ''-1'' si le tampon d'entrée est vide.
Ensuite, selon la valeur du premier caractère dans la file ([[http://arduino.cc/en/Reference/SwitchCase|switch]]), on va allumer, éteindre la LED, ou afficher un message explicatif.
void loop() {
char cmd;
if (Serial.available()>0) { // au moins 1 caractère entré ?
cmd = Serial.read(); // lit un caractère
switch(cmd) {
case 'o': // O minuscule ou majuscule
case 'O':
led_on();
break; // sortie du switch{}
case 'n': // N minuscule ou majuscule
case 'N':
led_off();
break;
default: // autres cas
Serial.println("Taper 'O' pour allumer, 'N' pour éteindre" );
}
}
}
Pour plus de clarté et de facilité pour faire évoluer le programme, les lignes de code qui exécutent directement les actions demandées ont été extraites dans des fonctions dédiées, 'led_on()' et 'led_off()' (//refactoring//).
/// Allume la LED, en affichant un message
void led_on() {
Serial.println("J'allume la LED");
digitalWrite(ledPin, HIGH); // set the LED on
}
/// Eteint la LED, en affichant un message
void led_off() {
Serial.println("J'éteins la LED");
digitalWrite(ledPin, LOW); // set the LED off
}
===== Navigation =====
* Haut: [[initiation_electronique|Initiation à l'électronique]]
* Précédent: [[quelques_rappels_theoriques|Session 0 - Quelques rappels théoriques]]
* Suivant : [[capteur_de_temperature|Session 2 - Capteur de temperature]]
===== Tutoriels =====
{{:elec:arduino_dossier_ressource.pdf|}}
{{:elec:arduino-pour-bien-commencer-en-electronique-et-en-programmation.pdf|}}
{{:elec:arduino_tp.pdf|}}
{{tag>électronique arduino}}