[Arduino] Les bases

[Swissky]

Les bases de l'Arduino

1 - Définition
L'arduino est un circuit imprimé contenant un microcontroleur , généralement un ATmega. Il est utilisé dans de nombreux projets à bas cout :

• Pilotage d'un robot
  
• Domotique
  
• etc
  

Maintenant que l'on connait son fonctionnement théorique voyons un peu les différents type d'arduino :

• Arduino UNO Rev3
  
• Arduino BT (bluetooth)
  
• Arduino Leonardo
  
• Arduino Mega 2560 Rev3
  
• etc
  

Ils répondents à des demandes différentes, par exemple l''Arduino BT est une platine Arduino avec bluetooth intégré, concrètement cela pourrait servir pour controler un robot à distance. Il est souvent recommandé d'utiliser un Arduino Uno lorsque l'on est débutant aussi je me baserais sur celui-ci pour la suite de ce tutoriel, si vous souhaitez en achetez un , il est au prix de 20€ sur Evola, à quoi ressemble cette bête? :

2 - IDE
Il faut ensuite connecter notre arduino à notre ordinateur afin de le programmer, pour cela on utilise un cable usb type B :

Faites attention, il faut généralement l'acheter en plus de l'arduino.

Une fois votre arduino connecté, il vous faut l'IDE, il est compatible MAC OSX/ GNU Linux / Microsoft Windows (XP, Vista, 7). L'IDE est intégré par défaut dans Backtrack depuis la version 5.
Vous devez utiliser le langage arduino qui est un dérivé du C, concrètement il y a très peu de différence.

• Windows : http://arduino.googlecode.com/files/ardu...indows.zip
  
• Linux 32bits : http://arduino.googlecode.com/files/ardu...-linux.tgz
  
• Linux 64bits : http://arduino.googlecode.com/files/ardu...inux64.tgz
  
• OSX: http://arduino.googlecode.com/files/ardu...macosx.zip
  

Vous trouverez les dernières mises à jours de l'IDE sur http://arduino.cc/en/Main/Software . En fouillant un peu dans les onglets de l'IDE vous trouverez les différents exemples de programmes, on va donc commencer à coder
Et si vous ne programmez pas en C, vous pouvez utiliser un NetDuino (Arduino fonctionnant avec le .NET sous Visual Studio, plus de renseignement sur le site officiel : http://netduino.com/ ).

3 - Premier programme
En programmation , on a l'habitude de faire un Hello World, mais ce n'est pas possible sur un arduino (sauf si vous avez acheté un écran ). Aussi le code de base consiste à faire clignoter une LED, que vous pouvez acheter sur Snootlab il y a des pack de 10 LED pour 1€50 :

Code PHP :

/*
  Blink
  Turns on an LED on for one second, then off for one second, repeatedly.
 
  This example code is in the public domain.
 */
 
// On peut connecter une LED sur le Pin 13 dans la plupart des platines Arduino
int led = 13;

void setup() {                
  // On initialise une sortie, c'est à dire que l'on veut communiquer sur le PIN défini, ici LED
  pinMode(led, OUTPUT);     
}

// Boucle Principale, équivalent du main() en C
void loop() {
  digitalWrite(led, HIGH);   // Allume la LED
  delay(1000);               // Attend une seconde, équivalent de sleep sur d'autre langage
  digitalWrite(led, LOW);    // Eteins la LED
  delay(1000);               // Attends encore une seconde afin de simuler un clignotement car nous sommes dans une boucle
} 


Dans le code on met la LED sur le PIN 13 ,un PIN est un endroit permettant l'entrée ou la sortie d'un flux, par exemple pour controler un moteur et le faire tourner dans le sens des aiguilles d'une montre ou en sens inverse.
Les pins sont tout simplement les portes d'entrée et de sortie du microcontroleur. Ce sont les connexions du microcontroleur vers des capteurs ou des shields. Le microcontroleur communique avec d'autres circuits, et normalement il les commande. Lorsqu'on programme le microcontroleur, on ouvre ou on ferme ces portes; on écoute un signal ou on envoie un signal.
Pour configurer un PIN on utilise la fonction pinMode(numéro du PIN, Entrée ou Sortie) , ici on allume la LED c'est donc une sortie , contrairement à la réception de valeurs à partir d'un capteur comme un capteur de lumière.
Voici où il se trouve sur l'arduino :

Image et code source provenant http://arduino.cc/en/Tutorial/Blink.

Une fois le programme terminé, on l'upload dans l'arduino en cliquant sur le triangle :

3 - Les shields
Les shields sont des extensions pour les arduinos , ils sont très simple à utiliser, en effet , il suffit juste de les emboiter sur l'arduino :

Je ne vais pas détailler tous les shields, il en existe pour un peu toutes les finalités, je vous présenterais seulement les plus connus. Il faudra vous référer à la documentation, aux exemples et aux tutoriaux sur le net , si vous utilisez un shield.

a) Le Motor Shield / MotoDuino

Un must, il sert principalement à gérer des moteurs, qu'ils soient à courant continu , servomoteur et autres.

b) Ethernet Shield

Tout simplement le shield incontournable si vous souhaitez faire une connexion entre un arduino et un site, par exemple envoyer des valeurs récupérées par un capteurs de chaleurs .

c) GPRS Shield

Ce shield permet de communiquer par SMS, Voix, Data et Fax.


4 - Bonus
Voici une petite liste de site où vous pourrez acheter des composants :
http://www.cooking-hacks.com/
http://snootlab.com/
http://www.evola.fr/
J'ai déjà testé les deux derniers, commande reçue en moins d'une semaine.
Voici un petit PDF récapitulant certains points : http://dl.dropbox.com/u/53604363/prez_arduino.pdf (de Skyduino)

Merci à Evolax pour ces précisions.

[Shirobi]

Moi je fini d'abbord mon apprentissage C, comme c'est dérivé ca devrait être plus facile plus tard...

Ca à l'air très interessant j'ai jamais vu|essayé ce genre de chose, j'espère que ca me plaira .


En tout cas, merci pour ton petit thread

[spin]

Bonsoir, merci bien de te dévouer à la rédaction d'un tutoriel à ce sujet.

Je trouve que tu vas un peu trop vite, à la section 3. Tu balances le code en parlant de PIN, mais qu'est-ce qu'un PIN d'abord ? Les gens qui se lancent vraiment dans la programmation sur µC -- ceux qui connaissent uniquement la programmation sur PC -- ne sont pas censés connaître ces notions propres aux µC. Il faut donc aller plus lentement sur cette partie, je pense. J'ai compris cette section uniquement parce-que j'ai déjà eu à programmer sur µC une fois dans ma vie, personnellement.

J'ai la même remarque à faire sur la section des shields. Sauf que là, je ne sais vraiment pas ce que c'est, et en lisant le tutoriel je n'ai pas appris ce que c'était. Qu'est-ce donc un shield ? Là encore, il faudrait y aller plus doucement.

J'ai l'impression que le tutoriel s'adresse aux gens déjà familier en programmation sur µC et qui souhaitent se mettre à Arduino. Or, il me semble, que ton tutoriel se veut accessible à tout programmeur, non ?

Autre petite remarque, pourquoi ne pas traduire les commentaires des codes d'exemple ?

Je te souhaite bonne continuation dans la rédaction

[Swissky]

Merci pour ton retour, j'ai édité 2/3 trucs pour essayer d'expliquer ce qu'est un PIN et un shield, j'ai aussi commenté le code en français

[Wabouz]

Personnellement, je conseil aussi le mbed (http://mbed.org/) qui est peut-être un peu plus cher (40-50€) mais plus puissant. L'une des principales différences vient aussi du fait que le compilateur est en ligne. Pas besoin d'IDE ni rien, on se connecte sur le site on fait notre programme et on le charge sur le µC. ( Je parle en connaissance du mbed NXP LPC1768:
http://mbed.org/handbook/mbed-Microcontrollers)

[Swissky]

N'hésite pas à nous présenter le mbed, je ne connais pas du tout et ne doit surement pas être le seul, un thread sur les bases du mbed serait super apprécié

[Wabouz]

Okay mais pour l'instant je suis un peu occupé avec mes bacs blancs etc, je m'y met dès que j'ai un moment

[EpicOut]

Au poil ton topic, thx.

[ark]

Sympathique, il va vraiment falloir que j'en achète un un de ces jours !

[evolax]

J'aime bien ce petit tutoriel d'intro sur Arduino car il est concis et se lit très vite et bien.
Je crois pas qu'il faille trop l'étoffer, mais ensuite faire d'autres topics.
Tu peux ajouter 2 ou 3 petits trucs sur le concept:

L'intérêt d'Arduino c'est sa facilité d'utilisation: même une personne ne connaissant rien à l'électronique peut réaliser un projet. Aucune soudure n'est nécessaire, aucun composant à ajouter (souvent). Tout est déjà monté pour vous.

Arduino c'est aussi un langage (off: je passe le débat sur "c'est pas un vrai langage") Open Source: les codes sont ouverts et modifiables. Des exemples de codes et des librairies sont disponibles en nombre énorme.

Open hardware: les schémas sont disponibles, utilisables et modifiables.

En bref, hackez en toute légalité, c'est fait pour ça! (off: il y a des limites mais peu contraignantes pour en faire un projet commercial).

[evolax]

Aide sur les pins:
Les pins sont tout simplement les portes d'entrée et de sortie du microcontroleur. Ce sont les connexions du microcontroleur vers des capteurs ou des shields. Le microcontroleur communique avec d'autres circuits, et normalement il les commande. Lorsqu'on programme le microcontroleur, on ouvre ou on ferme ces portes; on écoute un signal ou on envoie un signal.


Il y a deux grandes catégories de signaux:

- Numérique : un signal binaire, 0 ou 1. En électronique cela se traduit par du courant ou pas de courant. Les pins numériques sont identifiables avec un D (pour digital)

- Analogique : le signal n'est plus binaire mais varie selon la tension du courant. Par exemple 0 Volt pourra être associé à la valeur 0 et 5V à la valeur 1000. Un courant de 2.5V vaudra donc 2500. C'est dans le programme que l'on définit la valeur que l'on souhaite donner au signal reçu. Les pins analogiques sont identifiables par un A.


Il y a aussi différents protocoles de communication:

Série ou UART : pins 1 et 2 (hardware) - il est possible d'émuler d'autres liaisons série avec la librairie SoftwareSerial. C'est le plus simple à utiliser pour échanger quantités de données avec un capteur disposant d'une liaison série (Rx, Tx).

SPI : pins 10, 11, 12, 13 - il permet de controler plusieurs capteurs en même temps, indépendamment des uns des autres (par exemple controler plusieurs leds, une à une) en paramétrant une horloge (la première seconde, on communique avec le capteur 1, la deuxième seconde avec le capteur 2 etc.). C'est un bus de données simple mais qui ne permet que la communication entre un maitre (Arduino) et plusieurs esclaves (capteurs).

I2C (TWI - 2fils):A4, A5 - Permet la communication avec plusieurs capteurs ou d'autres microcontroleurs. Chacun ayant une "adresse" pour communiquer. Il peut donc y avoir plusieurs maitres pour plusieurs esclaves. Beaucoup plus compliqué, pas conseillé aux débutants.

[Swissky]

Merci j'ai ajouté ta petite définition sur les PINs
Par contre je pense que l'on pourrait faire un tutoriel à part entière sur les signaux et les protocoles de communications.
Et puis le langage Arduino , c'est du C avec 2/3 bizarreries

[spin]

Je viens de lire la version corrigée d'après les remarques, et c'est mieux
Je pense aussi qu'il faut un tutoriel consacré aux signaux et aux protocoles de communication, mais peut-être alors qu'il serait judicieux de le faire en tant qu'introduction au tutoriel Arduino. Parce-que ce que dit evolax me semble assez pertinent pour ceux qui veulent commencer avec Arduino en ne connaissant rien à la programmation sur micro.

[WizOut]

Ah merci du tutoriel Whisky ; ) Je vais surement m'en acheter un , ça à l'air très intéressant , sur le site du zero, ils ont déjà commencé leur cours sur Arduino en section sciences

[Ettorhake]

Je connaissais mais sans jamais m'y attarder, mais maintenant que j'ai des bases en C , je bave rien qu'en pensants aux possibilités infinies , je crois que je vais passer le pas et commander les bases pour bidouiller ! , merci