Raspberry Pi : du moteur à l’iPhoneOu comment diriger un ordinateur

roulantArnaud Boudou 10/04/2023

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• Arnaud Boudou

– Développeur Java / iOS chez ekito

– Twitter : @boudouarnaud

– Web (ekito) : http://www.ekito.fr/people?author_name=aboudou

– Web (perso) : http://goddess-gate.com/projects/fr

Sommaire

• Présentation du Raspberry Pi• Un petit cours d’électronique (non,

ne partez pas déjà !)• Du code• La démonstration• Et plus tard…

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La fondation Raspberry Pi

Organisation caritative britannique fondée en mai 2009

• Constat : de moins en moins de jeunes britanniques se lancent dans les études informatiques (en 2012 : 100 000 postes en attente, 30 500 diplômés)

• Idée : les y amener en leur donnant goût à la programmation via un ordinateur bon marché.

• Cible (officielle) : les écoles pour jeunes enfants / ados.

• Résultat : le Raspberry Pi, mini-ordinateur ARM.10/04/2023 www.ekito.fr 4

Le Raspberry Pi

Ordinateur à base de processeur ARM, taille carte bancaire

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Le Raspberry Pi

• Faible consommation : environ 4 W• Faible prix : 35 $• Nombreuses possibilités d’extension : USB, Ethernet,

HDMI, GPIO (General Purpose Input Output), Série, I2C, etc.

• Performances : « Les performances générales sont de l’ordre d’un Pentium 2 300 MHz – CPUdatant de 1997 – avec des capacités graphiques qui se la pètent plus »

• Même CPU que pour l’iPhone EDGE / 3G (ARM1176JZF-S) à 700 MHz au lieu de 412 MHz

• Fonctionne sous Linux10/04/2023 www.ekito.fr 6

Un succès inattendu

• Selon Eben Upton : « Nous pensions honnêtement en vendre environ 1 000, éventuellement 10 000 dans nos rêves les plus fous ».

• Lors de l’ouverture des précommandes (février 2012), environ 100 000 Raspberry Pi ont été commandés.

• À ce jour (mars 2013), plus de 1 000 000 machines ont été livrées.

• Le faible prix explique ce succès, ainsi que la possibilité de l’interfacer de différentes manières avec le monde réel.

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Des projets… variés

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Une invasion mondiale

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Raspberry Pi vs Arduino

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Raspberry Pi Arduino

Ordinateur :Utilise un système d’exploitation, pas de temps réel.

Microcontrôleur :Pas de système d’exploitation, temps réel.

Versatile (rappel : c’est un ordinateur). Spécialisé (fait comparativement peu de choses, mais les fait bien).

Autonome (rappel : c’est un ordinateur). Semi-autonome : a besoin d’un ordinateur pour le programmer.

Quelques entrées/sorties numériques (8 par défaut), aucune analogique.

Beaucoup d’E/S numériques (14 à 54), beaucoup d’entrées analogiques (6 à 16).

Sortie audio, vidéo, E/S USB, connecteurs spécialisés écran / caméra, réseau.

Possibilités d’extension via des cartes filles.

Communauté importante. Communauté importante.

Au final, même s’ils semblent concurrents, les deux produits ne répondent pas aux mêmes besoins, et peuvent être complémentaires.

Dans le vif du sujet

• Le but du projet était de réaliser un « robot » roulant non autonome, basé sur un Raspberry Pi, et piloté par un iPhone.

• Dans l’absolu, ça ne sert effectivement pas à grand chose.

• Mais…

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À quoi ça sert ?

• Ça m’a servi à voir comment relier deux mondes distincts (iPhone et électronique).

• Ça m’a servi à (ré)apprendre les bases de l’électronique.

• Ça m’a servi à apprendre un nouveau langage (Python).

• Ça m’a servi à m’amuser (et c’est peut-être le plus important).

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Au début était le pont en H

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• Le pont en H permet decontrôler le sens de rotationd’un moteur.

Au début était le pont en H

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• Le pont en H permet decontrôler le sens de rotationd’un moteur.

• En fermant deux interrupteurs,le moteur tourne.

Au début était le pont en H

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• Le pont en H permet decontrôler le sens de rotationd’un moteur.

• En fermant deux interrupteurs,le moteur tourne.

• En fermant les deux autresinterrupteurs, le sens derotation change.

Au début était le pont en H

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• Le souci principal, c’est quedes interrupteurs ne sontpas faciles à automatiser.

Au début était le pont en H

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• Le souci principal, c’est quedes interrupteurs ne sontpas faciles à automatiser.

• Il suffit donc de les remplacerpar des transistors.

Au début était le pont en H

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• En temps normal, un transistorne laisse pas passer le courant.Il se comporte comme un interrupteur ouvert.

Au début était le pont en H

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• En temps normal, un transistorne laisse pas passer le courant.Il se comporte comme un interrupteur ouvert.

• Si on applique du courant à labase du transistor, on « fermel’interrupteur », et le courantcircule.

Au début était le pont en H

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• Pour commander les transistors, il suffit donc d’envoyer du courant à leurs bases depuis les connecteurs GPIO du Raspberry Pi.

Fini de jouer, place au code

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iPhone

Serveur TCP

Algorithme de contrôle des GPIO

BibliothèqueRpi.GPIO

Onboard GPIO

⥢ ou ⥤ BibliothèqueAdafruit MCP230XX

I2C

MCP23008 (8 GPIO)ou

MCP23017 (16 GPIO)

Transistors

Moteurs

Le serveur TCP (1/2)

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• Le serveur TCP– Codé avec Python.– Utilisation de la bibliothèque « Twisted ».– Attend des commandes simples : « forward », « reverse »,

« left », « right » et « stop ».– Client facile à mettre en place :il suffit de se connecter au

serveur et y envoyer les commandes.

Le serveur TCP (2/2)

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Le contrôle des GPIO

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• Le contrôle des GPIO– Intégré au serveur.– Au choix, utilisation de la bibliothèque Python :

• « Rpi.GPIO » pour le pilotage direct des GPIO• « Adafruit MCP230XX » si usage d’un circuit d’extension de port

MCP23008 (8 GPIO de plus) ou MCP23017 (16 GPIO de plus)

– Envoi à la demande du courant sur le GPIO sélectionné, ou bien stoppe l’envoi.

Et côté iPhone ? (1/3)

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• Le client iPhone– Interface minimaliste.– Envoi de la commande de déplacement

à l’appui sur un bouton, et commande « stop » lorsqu’on le relâche.

Et côté iPhone ? (2/3)

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Et côté iPhone ? (3/3)

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Démonstration

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L’effet démo, vous y croyez ?

Et plus tard…

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• Axes d’amélioration– Ajouter une caméra à l’avant, avec retransmission vers le

client.– Gérer la vitesse de déplacement du robot.– Tout ce que mon imagination me dictera (et mon budget

m’autorisera)

Ressources

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• Idées de réalisations : http://korben.info/idees-raspberry-pi.html• Fondation Raspberry Pi : http://www.raspberrypi.org/• Bibliothèque Twisted : http://twistedmatrix.com/trac/• Bibliothèque Rpi.GPIO : http://pypi.python.org/pypi/RPi.GPIO• Bibliothèque Adafruit MCP230XX :

https://github.com/adafruit/Adafruit-Raspberry-Pi-Python-Code

• Pub éhontée– Code source du projet : https://github.com/aboudou/movingraspi– Page récapitulant le projet : http://goddess-gate.com/projects/fr/raspi/

movingraspi

Plus d’informations

ekitoSARL au capital de 150 000 €RCS Toulouse 485 109 3001 place de la bourse 31000 Toulousecontact@ekito.fr – www.ekito.fr

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Laurent Blondon Responsable CommercialTél. : + 33 (0) 659 976 860lblondon@ekito.fr

Copyright

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• Vous êtes libres de :– Reproduire, distribuer et communiquer l’œuvre– Adapter l’œuvre– D’utiliser cette œuvre à des fins commerciales

• Selon les conditions suivantes :– Vous devez attribuer l’œuvre de la manière indiquée par

l’auteur de l’œuvre ou le titulaire des droits (mais pas d’une manière qui suggérerait qu’ils vous approuvent, vous ou votre utilisation de l’œuvre).

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