Arduino, exploration d'un designer 1

ARDUINO,exploration d’un designer

Assumed by Joshfire

Chloé Payot

Ce projet ne se veut pas expert en la matière Arduino.

Voici juste les notes d’un designer qui se penche avec curiosité sur le domaine.

Prélude

L’arduino est une «plate-forme de prototype électronique open-source» permettant d’utiliser simplement un microcontrôleur ATMEL AVR. L’arduino récupère les informations de l’extérieur à travers des capteurs de tout genre et peut contrôler des mécanismes comme des petits moteurs ou des LED.

C’est une interface d’entrée/sortie simple qui se programme avec un langage basé sur Wiring. Elle utilise l’environnement processing.

Comme l’interface de l’arduino est standardisée, les gens peuvent créer des extensions (wifi, écran...) qu’on peut clipser directement sur la carte sans avoir à souder les composants.

L’arduino permet une interaction autonome entre l’objet et son environnement. Une action physique ou analogique déclenche une information digitale et inversement. C’est pourquoi on trouve souvent de l’arduino dès qu’il s’agit de créer des objets «intelligents».

Pour l’histoire, il a été développé par des designers d’interaction italien Massimo Banzi et David Cuartielles.

L’arduino

HARDWARE

L’Arduino de base possède un microcontrôleur, qui rassemble la mémoire (morte et vive), le processeur et les périphériques d’entrées et sorties ; des entrées et sorties USB (spécifique à ce model) et des prises power jack pour transmettre les informations et alimenter l’Arduino avec une tension entre 7 et 12V, permettant d’utiliser différents types d’alimentations (piles, batteries, adaptateur...) ; des LED qui servent surtout à indiquer l’état d’activité de l’arduino ; un bouton reset manuel ; un ICSP Header qui permet de programmer le microcontrôleur sans passer par la «couche» Arduino ; une puce FTDI USB qui convertit l’information usb et enfin ; des pins dans tous les sens.

Les éléments

Les pins sont les entrées et sorties sur lesquelles on peut configurer des actions pour l’arduino. Ils peuvent donc être programmés en Input, Output ou comme des résistances. Par défaut, ils sont programmés en Input. Sur tous les Arduinos, on trouve 3 types de pins différents :

- Les pins digitauxLes pins digitaux peuvent être des entrées ou des sorties. Ils vont gérer des informations de type ON/OFF (Est-ce que le courant passe ou non ?) Parmis les pins, certains ont une double fonction spécifique, comme la fonction AREF qui défini la tension de référence pour les pins Analogiques entre 0 et 1024.

- Les pins powerLes pins power assurent l’alimentation du circuit. Le Gnd est le ground, le - du circuit ; 5V, 3V3 et VIN sont les + du circuit et sont choisis en fonction du voltage du circuit. (le VIN permet de lier la sortie à la prise power jack)

- Les pins analogiquesLes pins analogiques par opposition aux numériques traduisent l’information dans un rapport continu (une variable). Ils permettent de mesurer les résultats des capteurs analogiques.

Les pins

Il existe au moins 14 Arduino différents avec chacun des spécificités. Etant donné que le board de l’arduino peut aussi être fait main, on imagine qu’il y a une infinité de possibilités. Mais voici ceux que l’on trouve le plus souvent et leurs caractéristiques :

Les modèles

Arduino UNO L’arduino Uno est un générique qui possède une sortie usb et qui gère très bien les communications avec l’ordinateur.

Arduino EthernetComme son nom l’indique il peut se connecter au web grâce à sa prise ethernet.

Arduino LéonardoIl est possible de le connecter avec un ordinateur comme une souris, car il gère le mode «usb-host»

Arduino MicroC’est la même que l’arduino Léonardo mais elle fait 5 cm par 1,77.

Arduino Lilypad Cet arduino est souvent utilisé dans les textiles car il est souple et petit.

Arduino MegaPossède beaucoup plus de pins pour gérer plus d’actions par l’arduino.

Motor Shield Voici un shield spécialement pensé pour lier l’arduino à des petits moteurs.

Arduino DuemilanoveC’est un modèle quasi identique à l’arduino UNO

Wifi ShieldCeci est un shield que l’on va «pluger» sur un arduino et qui permet de se connecter en wifi.

Les shields sont des extensions des cartes Arduino. C’est ce qui donne tout son potentiel à l’usage des Arduinos. Par exemple : si je voulais envoyer des coordonnées GPS par wifi, il faudrait un arduino pour faire tourner la logique, un shield GPS pour récupérer les données de localisation et un shield wifi pour la connexion. Je les branche simplement sans soudure en les empilant et je peux programmer l’arduino.

Les Shields

Les capteurs vont permettre d’obtenir des informations analogiques qui seront ensuite traduites par l’arduino. Voici quelques exemples de capteurs et de ce que l’on peut capter.

Les capteurs

Capteur LDRPhotoresistance pour capter l’intensité lumineuse.

Détecteur de choc Détecteur d’inclinaison Ampoule à billeCapte l’inclinaison (renversement)

Capteur CTNThermistance pour capter la chaleur.

Capteur d’humidité, de gaz et de température.

ÉLECTRONIQUE

Téléchargez le logiciel arduino sur la page : http://arduino.cc/en/Main/Software

Connectez l’arduino avec le câble adapté. Il s’agit en général de câble USB, mais pour l’arduino ethernet c’est un câble wiznet ethernet interface.Une fois connecté à l’ordinateur, des LED vertes s’allument sur la carte.

Ouvrez le logiciel.

Dans la partie Outils/Type de carte, sélectionnez l’arduino que vous utilisez.

Assurez vous que le Port Serial (sur Mac OS X) donne une adresse de ce genre : /dev/tty.usbmodem621 ou /dev/tty.usbserial-A02f8ePour l’arduino ethernet, le serial usb n’apparait pas naturellement, à cause du wiznet. Il faut installer un FTDI serialdriverusb que vous trouverez ici : http://hofmannsven.com/2012/laboratory/arduino-ethernet/

Faites un test en «téléversant» un exemple de sketch que vous trouverez dans le menu Fichier/exemples. Le plus simple est d’utiliser Blink qui fera clignoter la LED sur le pin 13 (ou 9 pour l’arduino ethernet)

Si problème : http://arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting#toc1

Connexion

Lorsqu’un Arduino démarre, il va lancer par défaut le dernier programme téléchargé. Une petite partie logicielle sert de chargeur d’amorçage et va vérifier si l’ordinateur nous envoie un autre programme. C’est le bootloader. S’il y a un nouveau code, l’arduino démarre le nouveau programme. Sinon il répète l’ancien.

On ne touche quasiment jamais au bootloader, mais si on avait besoin de modifier le système d’accès aux programmes (télécharger le programme en wifi par exemple), on peut trouver les méthodes sur internet.

Pour modifier les préférences sur le bootloader : http://arduino.cc/en/Hacking/Bootloader

Le démarrage

SOFTWARE

Le logiciel Arduino est d’un usage très simple. On peut déjà programmer des actions à travers cet outil, mais pour ceux qui ne savent pas programmer ou pour des codes plus complexes, on peut télécharger des bibliothèques.

On crée un nouveau fichier, on sélectionne notre support arduino dans la liste et notre serial port, on code l’information, on verifie grâce au correcteur, on envoie sur la carte arduino et le port sur lequel il est branché réagit par un clignotement des LED. On peut vérifier sur le terminal quelles informations ont été reçues par la carte.

Le logiciel

Les sketchs sont les programmes que l’on peut coder avec le logiciel Arduino.

Conseil d’usagePour soi, il est parfois appréciable de pouvoir mettre des commentaires pour décrire l’action attendue. Les notes s’écrivent ainsi :

/* * Blink * * The basic Arduino example. Turns on an LED on for one second, * then off for one second, and so on... We use pin 13 because, * depending on your Arduino board, it has either a built-in LED * or a built-in resistor so that you need only an LED. * * http://www.arduino.cc/en/Tutorial/Blink */Tout ce qui se trouve entre /* et */ n’est pas pris en compte.

Un autre moyen est de l’écrire ainsi, avec // ceux-ci s’arrêtent à la fin de la ligne.

int ledPin = 13; // LED connected to digital pin 13

Pour des raccourcis on peut utiliser des variables. La variable pour une broche (pin) s’écrit ainsi :

int ledPin = 13

Plus tard, 13 suffira à signifier la LED.

Premier sketchEXEMPLE int ledPin = 13; // LED connected to digital pin 13

void setup(){ pinMode(ledPin, OUTPUT); // sets the digital pin as output}

void loop(){ digitalWrite(ledPin, HIGH); // sets the LED on delay(1000); // waits for a second digitalWrite(ledPin, LOW); // sets the LED off delay(1000); // waits for a second}

Tous les sketchs doivent posséder deux lignes de code minimum : void setup et void loop qui vont différencier les fonctions d’initialisation et la boucle principale du programme.

Il est nécessaire dans chaque sketch arduino d’intégrer les fonctions setup() et loop(), même si on ne les utilise pas. La fonction setup est appelée une fois au démarrage du programme, elle permet d’intialiser des bibliothèques ou de paramétrer les pins. La fonction loop est appelée en boucle tout le temps où l’arduino est allumé.

void setup() indique les actions qui se lancent 1 fois et va contenir souvent les variables à initialiser, les modes des pins et les bibliothèques.Pour chaque pin qu’on va utiliser, il est nécessaire de spécifier dans quel mode (input ou output) le pin est connecté pinMode() où pin = numéro du pin

void loop() contient les actions qui tournent en continu. if () va permettre de choisir de faire une action ou une autre selon une condition. Exemple : if (température<0) {Serial.printin(«FROID»).write() ou digitalWrite() permet d’indiquer la valeur low ou high..printIn() permet de voir écrite une information sur le programme.delay() laisse un temps d’attente.

On trouve une grande partie des éléments du langage sur ce lien :http://arduino.cc/en/Reference/HomePage

void setup(){ Serial.begin(9600); pinMode(buttonPin, INPUT);}

void loop(){ if (digitalRead(buttonPin) == HIGH) Serial.write(‘H’); else Serial.write(‘L’); delay(1000);

}

Langage

Les fonctions donnent les actions du code. Voici un exemple d’écriture d’une fonction.


Il faut dans un premier temps coder l’information liée à chaque broche, pin. Sont-elles in or output ? Input, c’est une donnée extérieure que je veux lire. Output, c’est une action que je veux faire.

digitalWrite(ledPin, HIGH) ;

digitalWrite() est la fonction qui permet de choisir la valeur d’une broche. Ici en HIGH, elle correspond à 5 volts. S’il y avait écrit LOW, elle correspondrait au ground, à une valeur de 0 volt.

On peut ajouter un délai pour demander à l’arduino de laisser un lapse de temps entre deux actions. Pour laisser 1 seconde, il faut convertir en milliseconde. On écrira la fonction delay() :

delay(1000) ;

Lorsqu’on touche à des programmes plus complexes, on trouve les tutoriaux et codes sur les bibliothèques : http://arduino.cc/en/Reference/Libraries

EXEMPLE La LED s’allume en High, laisse un délai de une seconde et passe en off, Low.

int ledPin = 13; // LED connected to digital pin 13


void loop(){ digitalWrite(ledPin, HIGH); // sets the LED on delay(1000); // waits for a second digitalWrite(ledPin, LOW); // sets the LED off delay(1000); // waits for a second}

Fonction input et output

Lorsqu’il s’agit de récupérer les informations d’un capteur qui envoie une donnée non-binaire, on passe par les broches analogiques. Voici un exemple avec un potentiomètre.

On connecte deux broches en input et output et la dernière sur le 0 / GND.

Il faut lire la valeur actuelle du capteur et la mettre dans une variable p de type int(nombre entier). C’est une façon de déterminer la sensibilité du capteur.analogRead() renvoie une valeur entre 0 et 1024, qui correspond à la tension qui arrive au pin.

int sensorValue = analogRead(A0);

Ensuite il faut pouvoir visionner les résultats du capteur en récupérant une quantité décimale sur la fenêtre du programme avec la commande Serial.println().

Serial.println(sensorValue, DEC)

/* AnalogReadSerial Reads an analog input on pin 0, prints the result to the serial monitor. Attach the center pin of a potentiometer to pin A0, and the outside pins to +5V and ground. This example code is in the public domain. */

// the setup routine runs once when you press reset:void setup() { // initialize serial communication at 9600 bits per second: Serial.begin(9600);}

// the loop routine runs over and over again forever:void loop() { // read the input on analog pin 0: int sensorValue = analogRead(A0); // print out the value you read: Serial.println(sensorValue); delay(1); // delay in between reads for stability}

Programmer pour l’analogique

Pour se connecter à internet il est nécessaire de posséder un arduino ethernet ou wifi et de télécharger une bibliothèque ethernet. L’adresse mac, est l’adresse «matérielle» de l’arduino sur le réseau. Sur les versions récentes elle est écrite sur le Shield , sinon il faut en choisir une au hasard. Autrement l’adresse IP de connexion s’obtient en utilisant : Ethernet.begin(mac), avec le réseau internet choisi. mac = Media Access Control

Sur l’exemple à gauche on voit comment indiquer la connexion d’un utilisateur. On reconnait l’utilisateur :EthernetClient client;client.connect(«adressedusiteweb»,80)On demande d’indiquer l’état de la connexion ethernet avec la fonction Serial.printIn(«connecting..»)Pour la connexion du client on entre une condition : if (client.connect()) { Serial.println(«connected»); client.println(«GET /search?q=arduino HTTP/1.0»); client.println(); }Pour indiquer quand elle échoue:else { Serial.println(«connection failed»); }

#include <Ethernet.h>

byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };byte ip[] = { 10, 0, 0, 177 };byte server[] = { 64, 233, 187, 99 }; // Google

Client client(server, 80);

void setup(){ Ethernet.begin(mac, ip); Serial.begin(9600);

delay(1000);

Serial.println(«connecting...»);

if (client.connect()) { Serial.println(«connected»); client.println(«GET /search?q=arduino HTTP/1.0»); client.println(); } else { Serial.println(«connection failed»); }}

void loop(){ if (client.available()) { char c = client.read(); Serial.print(c); }

if (!client.connected()) { Serial.println(); Serial.println(«disconnecting.»); client.stop(); for(;;) ; }

Se connecter en ethernet

EXERCICE

Sur le site Arduino.cc, on trouve les codes et tutoriaux pour réaliser de simple projet avec l’arduino de base. http://arduino.cc/en/Tutorial/HomePage

Pour tester les circuits on utilise les platines d’essai.

Premier projet

Voici un sketch qui permet de controler l’allumage d’une led grâce à un bouton. Il faut connecter les câbles power, rouge 5V et noir Gnd, ainsi que la broche 2 côté digital. Ce programme allume et éteint la LED intégrée du pin 13 lorsque l’on appuie sur le bouton. Seul le bouton a besoin de recevoir le courant électrique 5V depuis l’arduino.

// constants won’t change. They’re used here to // set pin numbers:const int buttonPin = 2; // the number of the pushbutton pinconst int ledPin = 13; // the number of the LED pin

// variables will change:int buttonState = 0; // variable for reading the pushbutton status

void setup() { // initialize the LED pin as an output: pinMode(ledPin, OUTPUT); // initialize the pushbutton pin as an input: pinMode(buttonPin, INPUT); }

void loop(){ // read the state of the pushbutton value: buttonState = digitalRead(buttonPin);

// check if the pushbutton is pressed. // if it is, the buttonState is HIGH: if (buttonState == HIGH) { // turn LED on: digitalWrite(ledPin, HIGH); } else { // turn LED off: digitalWrite(ledPin, LOW); }}

Un bouton et une LED

La majorité de ces informations sont une traduction du site : www.arduino.cc/Les autres sites : http://fr.wikipedia.org/wiki/Arduinohttp://www.ladyada.net/learn/arduino/http://video.mit.edu/watch/arduino-tutorial-1-10950/

Crédit

Assumed by Joshfire

Chloé Payot

Design

Arduino, exploration d'un designer 1