Definition arduino: Qu’est ce qu’un arduino?

Arduino uno

Arduino uno

Vous en entendrez souvent parler, vous les verrez souvent comparer à d’autres systèmes tels que Rapsberry, PIC. Mais dans le fond, qu’est ce qu’un Arduino? Comment est ce qu’on le programme? Comment l’alimente t-on? Combien ça coûte? Dans ce dossier, je vais vous présenter de la façon la plus simple et claire possible, ce qu’est cette intrigante carte électronique. Voici la definition arduino.

L’arduino est « une sorte de » microcontrôleur.

68HC11

Microcontrôleur Motorola 68HC11

Définition de ce qu’est (et n’est pas) un microcontrôleur.

Un microcontrôleur est une circuit intégré (une puce électronique) rassemblant un microprocesseur, de la mémoire ROM pour stocker un programme, de la mémoire vive pour stocker des états de variables et un interface d’entrées – sorties (les pattes).
Alors même si ces éléments peuvent faire penser à un PC, ça n’en est pas un!

  • Le microcontrôleur complet coûte entre 0.5 et 40€, je vous laisse faire la comparaison avec le prix d’un PC.
  • On ne peut nativement pas venir y brancher un écran, un clavier ou une souris.
  • Sa fréquence est de quelques MHz contre plusieurs GHz sur plusieurs cœurs pour l’ordinateur.
  • La consommation électrique et les dimension d’un microcontrôleur sont bien plus faibles.
  • Aucun système d’exploitation n’est utile pour faire fonctionner un microcontrôleur, on lui charge un programme et celui ci s’exécute seul.
  • Le microcontrôleur sait fonctionner de manière autonome, ce qui en fait un support idéal pour tout ce qui est systèmes embarqués.

Un système élitiste.

Ces « puces électronique » viennent donc accueillir un programme, créé par l’utilisateur, dit de « bas niveau ».

Langage de bas niveau: l'assembleur

Langage de bas niveau: l’assembleur

Vous pouvez voir ci dessus une portion d’un programme en assembleur (exemple de programme de bas niveau), vous constatez que celui ci n’est pas très parlant. Le principe est de manipuler CHAQUE OCTET de la mémoire, un par un, grâce à des instructions clés et avec une seule variable de travail! Pour les néophytes, imaginez que la mémoire contient des milliers d’interrupteurs que vous venez actionner vous même, un par un, pour effectuer des combinaisons complexes qui seront votre programme. Une analogie qui peut être faite est celle du début des télécoms, où la standardiste venait relier elle même les interlocuteurs. Au début de la technologie cela fonctionnait très bien, les téléphones étant réservés à une infime élite de la population, maintenant imaginez ce que cela donnerai à notre époque!

 La simplification à l’italienne: Forza Italia!

Une simplification matérielle.

Le projet Arduino est issu d’une équipe d’enseignants et d’étudiants de l’école de Design d’Interaction d’Ivrea, en Italie, dans les années 2000. Leur but fût de démocratiser le microcontrôleur afin de le rendre, un peu plus, facile d’accès.

Pour cela ils décidèrent d’abord d’en simplifier les manipulations en l’installant sur une carte électronique. Ainsi il devient inutile de devoir se jeter sur les datasheets (documentation rassemblant les caractéristiques d’un élément électronique) pour connaitre l’utilité de chaque patte. Maintenant tout sera pré-installé, écrit sur la carte, et rendu accessible via de petites prises (donc sans soudure). Exemple le plus flagrant, un connecteur USB est présent sur la carte, il n’y a donc plus besoin d’avoir une « interface particulière » pour injecter son programme, un simple câble USB suffit.

Et une simplification logicielle.

Logiciel arduino

Arduino IDE

 

 

La deuxième étape fût de simplifier la programmation. Ils créèrent donc un logiciel permettant de programmer dans un langage s’apparentant à du C/C++, bien plus commun que l’assembleur. Ce software se nome Arduino IDE.

 

 

 

Alimentation et signaux d’entrée/sortie.

L’arduino peut fonctionner avec une source de tension continue allant de 6 à 20 Volt (entre 7 et 12 recommandé) ou en USB, que l’on peut classer en deux catégories, les filaires et les autonomes.

Alimentation filaire.

  • Câble USB: lorsque vous reliez la carte à votre PC (ou n’importe quel port USB), votre arduino s’allume. La plupart des modèle requiert un câble USB standard A-B, mais quelque uns (comme le nano) nécessite un câble USB A – mini B.
  • Adaptateur: la plupart des adaptateurs type téléphone ou autre, sortant avec une tension continue comprise entre 7 et 12V et ayant un connecteur Jack 2.1mm conviennent à l’arduino.

Alimentation autonome.

  • Pile 9V: Cette pile est idéale car commune, avec un faible encombrement et se trouvant dans la plage de tension recommandée (entre 7 et 12V). De plus il est facile de récupérer son connecteur sur de vieux appareils électroniques (ex radio-réveil…), il ne vous restera qu’à souder à l’autre extrémité la prise jack mâle de 2.1mm et le tour est joué.

    Connecteur pile 9V

    Connecteur pile 9V

  • Autres piles:  Une solution moins pratique car plus encombrante est de mettre en série des piles de type AA (ou AAA). Les AA faisant 1.5V, en mettre 4 en série vous fournira du 6V, 5 piles du 7.5V… mais pour cela il vous faudra un support assez encombrant.

    Support de piles.

    Support de piles.

  • Puis TOUT ce qui fourni une tension continue entre 7 et 12V, comme par exemple des batteries, des panneaux solaires…

 

Nombre d’entrées – sorties disponible.

Chaque carte est différente, nos parlerons donc ici de l’arduino UNO, le principe reste le même pour les autres.

Lorsque vous verrez les caractéristiques d’une carte, vous ne verrez jamais précisément le nombre d’entrées et le nombre de sorties disponible, mais vous aurez (ex pour le UNO) 14 Entrées/Sorties, dont 6 pouvant produire du PWM. La particularité de ce système est de mettre à votre disposition un ensemble de broches, que vous venez configurer vous même (via le programme) comme étant des entrées ou des sorties (vous pouvez donc faire 7 entrées/7 sorties, ou 10 entrées/4 sorties, ou 14 entrées/0 sorties…). Les 6 broches pouvant produire du PWM signifie que PARMI ces 14 broches, 6 sont capables de générer une sortie analogiques (donc si vous utilisez les 6, il ne vous restera de 8 broches pour les entrées / sorties TOR.

Enfin l’UNO dispose de 6 entrées analogiques.

Tension des signaux.

  • Entrées analogiques: Référence de tension comprise entre 0 et 5V (ne pas dépasser 5V !).
  • Sorties analogiques: Elle sera sous la forme d’un signal PWM (ou Modulation de Largeur d’Impulsion), avec une tension maximale de 5V et une fréquence d’environ 490Hz.
  • Entrées / Sorties Tout Ou Rien: Tensions de 0V pour le niveau bas et 5V pour le niveau haut.

Quel arduino choisir: les différents types.

Il existe plusieurs modèle d’arduino, et voici une sélection des principaux:

Arduino UNO (~20€)

Arduino uno

Arduino uno

La carte idéale pour débuter. La majorité des exemples présent sur le site officiel sont fait à partir de cette carte et vous pourrez faire plusieurs dizaines de programmes avant de vous retrouver limité par ses caractéristiques. Elle dispose de 14 Entrées / Sorties et mesure 68,6 mm53,3 mm.

Arduino MEGA  (~30€)

Arduino MEGA

Arduino MEGA

Modèle évolué de la UNO, celle ci dispose de 54 Entrées/Sorties (contre 14 pour la UNO), plus de mémoire et un processeur plus performant. Elle est aussi plus grande en mesurant 101,6 mm53,3 mm (ce qui n’est pas négligeable pour faire de l’électronique embarquée).

 

 

 

Arduino NANO (mon coup de coeur à ~15€) 

Arduino Nano

Arduino Nano

Ma préférée, la Nano, celle ci est aussi grande qu’une clé USB! Elle est quasiment aussi puissante qu’une UNO et possède le même nombre d’Entrées / Sorties. Mais son plus gros problème est que l’on ne peut pas venir y greffer de « shield » (coupleur venant s’enficher sur la carte pour lui offrir de nouvelles fonctions, ex: ethernet, pilotage moteurs…). Donc elle n’est pas pratique pour commencer, mais pour un projet ne nécessitant pas « d’option », elle est parfaite avec ses dimension nanoscopique 🙂 dimension: 43 mm18 mm.

Pour débuter j’achète… 

La UNO, ses capacités ne vous brideront pas durant vos premiers mois de programmation, et même une fois passé ce délai, l’ajout de différents shields lui offrira des options qui vous occuperont encore bien assez longtemps.

En bonus, on peut mettre plusieurs shields sur un arduino, regardez ce que cela peut donner:

Un proto d’arduino avec 2 shields

 

Arduino: Un produit unique, mais partagé.

Leur projet abouti, ils lancèrent la commercialisation de cette carte révolutionnaire.

Une communauté active et un projet open source.

Ce projet a rapidement su trouver sa place (ce fût d’autant plus facile qu’ils étaient les seuls) et possède maintenant une communauté nombreuse et active. Celle ci permet a l’arduino de continuer à se développer à une vitesse folle.

Mais là où les concepteurs ont eut un coup de génie, c’est qu’ils ont placé ce produit en open source sous licence libre. C’est à dire que n’importe qui à le droit de prendre un arduino, le modifier, et le revendre avec de nouveaux ajouts (seule obligation, elles ne doivent plus porter le noms d’arduino). De cela découle une multitude de cartes « arduino » spécialisées (dans la robotique, domotique…). Vous verrez ainsi des cartes nommées Duinomite, Netduino, Iteaduino… ne pensez pas que c’est de la contrefaçon, c’est simplement des sociétés ayant modifiées les cartes de base. Il en est de même pour le logiciel de programmation qui lui aussi en open source.

 

Conclusion.

Maintenant vous devriez avoir une idée un peu plus précise de ce qu’est (et ce que n’est pas) un arduino, alors pour résumer:

  • Un arduino n’est pas un petit PC.
  • Ses domaines de prédilections sont les systèmes embarqués.
  • C’est un microcontrôleur simplifié.
  • L’idéal pour commencer est l’arduino UNO.
  • Il est possible d’ajouter des cartes offrant des options ou connectiques supplémentaires à votre arduino (appelé Shield).
  • Ce projet est open source et sous licence libre, il y a donc des cartes ressemblant aux arduino (et ayant souvent « duino » dans leurs noms) mais vendu sous une autre dénomination. Ce ne sont pas des contrefaçons.

Voila, maintenant je pense que vous savez tout. Si vous avez des questions ou si vous souhaitez en discuter passez sur le forum, vous y serez le (la) bienvenu(e). Et si vous avez apprécié, n’hésitez pas à partager et à en parler autour de vous!

Lien vers le forum.

Lien vers le site officiel Arduino.cc

Lien wikipédia

Dossier: Definition arduino: Qu’est ce qu’un arduino. definition arduino

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