Guide du débutant pour Arduino

Que vous soyez un vétéran des systèmes embarqués, un scientifique du secondaire ou une personne curieuse, vous devez commencer vos explorations électroniques quelque part. Si le manuel ne suffit pas, consultez ce guide du débutant sur Arduino.

Arduino est une marque de cartes à microcontrôleur open-source développée par la société Arduino.

Lorsque vous parlez de l'Arduino, il s'agit généralement de la carte. Les cartes Arduino sont spéciales car elles sont durables. Ils sont destinés à être utilisés par des étudiants (ou n'importe qui) qui pourraient gâcher des choses et casser quelque chose.

L'autre chose qui est spéciale à leur sujet, c'est qu'ils sont open-source. Les fiches techniques de toutes les cartes et shields Arduino sont disponibles en ligne. Vous pouvez créer votre propre carte Arduino si vous avez le savoir-faire technique.

Pour un débutant, cela signifie :

Il existe de nombreux types de cartes Arduino. Certains sont aussi petits qu'une batterie, tandis que d'autres sont aussi gros qu'un appareil photo numérique, mais ils ont tous quelques éléments en commun :

Il existe également d'autres cartes tierces basées sur Arduino qui sont construites par leurs propres fabricants, mais normalement, elles ont ces choses en commun.

L'unité de microcontrôleur, alias MCU, lit et contrôle toutes les entrées et sorties de la carte. Il stocke également le code créé par l'utilisateur qui lui permet de faire des choses.

L'Arduino Uno R3 possède une puce MCU amovible spéciale. De cette façon, vous pouvez remplacer cette pièce une fois qu'elle est cassée ou usée. D'autres cartes ont leurs puces MCU soudées à la carte elle-même. L'inconvénient est évident, mais ils sont généralement conçus pour être beaucoup plus petits et plus rapides que leurs homologues non soudés.

Sur les côtés, vous devriez voir des morceaux de plastique surélevés avec des trous sur le dessus. Ce sont des broches d'en-tête femelles. Vous êtes censé y mettre des fils ou des broches de cavalier mâles.

Il existe deux types de broches : GPIO et broches d'alimentation. Les broches GPIO vous permettent de traiter les entrées et les sorties. Par défaut, toutes les broches Arduino sont des entrées. D'autre part, les broches d'alimentation sont destinées à déplacer l'électricité autour de la carte. 5V et 3,3V émettent toujours autant de tension que leur nom l'indique. GND signifie "terre" et Vin vous permet d'alimenter la carte via cette broche.

Toutes les cartes Arduino ont généralement deux types de ports : un port USB et une prise CC à barillet, mais certaines n'ont pas de prise CC à barillet. Ils sont généralement alimentés soit par le port USB, soit par les broches d'alimentation.

Les prises à barillet CC ont généralement une taille de 2,1 × 5,5 mm avec l'intérieur comme positif et l'extérieur comme négatif. Ils sont conçus pour accepter n'importe quoi entre 7 et 20 volts, mais il vaut mieux s'en tenir à 9 volts dans la mesure du possible.

Les ports USB sont différents selon le modèle. Ils peuvent utiliser Type-A, Type-B, USBmicro ou Type-C. Vous pouvez alimenter la carte à travers ceux-ci, et ils servent également de ports de communication.

Enfin, il y a généralement trois voyants LED qui vous permettent de voir l'état de la carte.

Les broches L et ON sont explicites. L'une est une LED intégrée que vous pouvez contrôler, tandis que l'autre s'allume chaque fois que l'électricité passe à travers la carte. Les deux premiers, en revanche, s'allument chaque fois que l'Arduino reçoit ou transmet des informations via une communication série.

Les débutants devraient commencer par l'IDE Arduino avant de passer à tout autre programme, comme PlatformIO, en partie parce que c'est facile, avec tout ce dont vous avez besoin. Vous êtes également moins susceptible de gâcher les choses si vous l'utilisez. Il est fait pour les cartes Arduino, après tout.

L'IDE Arduino a trois fonctions importantes :

Normalement, les fonctions de construction et de téléchargement fonctionnent main dans la main. Dès que vous avez fini de taper et de modifier votre code, vous pouvez le construire puis tout télécharger directement sur votre tableau. Mais il y a des moments où vous n'avez qu'à le construire et vous n'avez pas à le télécharger.

L'IDE Arduino peut être téléchargé via le site Web Arduino.

Le clignotement de la LED intégrée est la version Arduino d'un script "Hello World" et constitue un moyen simple de tester si l'Arduino fonctionne. Je montre toutes les différentes façons de le faire clignoter, y compris en disant à l'ordinateur qu'il clignote déjà.

Nous commençons avec le script de clignotement de base. Il vous suffira d'allumer la LED intégrée pendant 0,5 seconde, puis de l'éteindre pendant 0,5 seconde supplémentaire.

Le code Arduino est généralement divisé en deux parties : setup() et loop().

Lorsque vous voyez setup (), vous êtes censé définir vos sorties et vos entrées. Dans ce cas, nous utilisons pinMode() pour transformer la broche LED_BUILTIN en broche de sortie.

La broche LED_BUILTIN est la broche 13 et est directement connectée à la LED L. Il l'allumera chaque fois qu'il recevra suffisamment d'électricité pour le mettre à HIGH. Vous pouvez même remplacer toutes les instances de LED_BUILTIN par 13, et cela fonctionnera toujours.

setup() est discuté plus en détail dans l'exemple suivant. Ici, tout commence à partir de la première ligne dans loop(), et l'Arduino exécute cette ligne, puis fait la deuxième, puis la troisième, et ainsi de suite, jusqu'à ce qu'il atteigne la dernière ligne. Il reviendra ensuite à la première ligne après cela. C'est pourquoi on l'appelle une boucle().

Dans cet exemple, nous avons utilisé digitalWrite() pour alimenter LED_BUILTIN à HIGH. 5V d'électricité passe par ici, puis le retard (500) empêchera temporairement l'Arduino de lire plus de code pendant 500 millisecondes. Après cela, l'Arduino exécute la ligne suivante, qui ramène LED_BUILTIN à LOW.

C'est en fait une boucle d'allumage, d'attente d'une demi-seconde, d'extinction, d'attente d'une autre demi-seconde, puis de retour à la ligne de départ. Il continue de couper tant qu'il est connecté à une source d'alimentation.

Cette fois, nous jouons avec setup () afin que nous puissions faire clignoter rapidement la LED intégrée trois fois avant de clignoter lentement toutes les 0,5 secondes.

L'exemple précédent parlait de loop() et de son fonctionnement. Revenons un peu en arrière et développons setup().

Tout ce que vous placez dans setup() s'exécute une fois, comme le dit le commentaire pré-écrit. Avec cela, vous pouvez faire en sorte que votre Arduino fasse quelque chose pour vous dire qu'il va commencer à fonctionner. Si vous avez un écran LCD, OLED ou AMOLED, vous pouvez même lui donner une fausse animation de chargement !

C'est également là que vous êtes censé lancer des commandes spéciales, comme l'établissement d'une communication via série.

Contrairement à une communication parallèle, une communication série envoie des données de la source à la destination un bit à la fois.

Cette fois, Arduino enverra des messages en série pour vous donner des mises à jour de statut.

Comme le logiciel utilise une console pour le débogage, vous êtes censé utiliser Serial dans le matériel pour la même chose.

Dans setup(), vous avez ajouté la ligne Serial.begin(9600);. Cela indique à Arduino d'ouvrir un canal avec l'ordinateur pour la communication série. Le nombre à côté indique à quelle vitesse il doit envoyer les données.

Le 9600 fait référence à 9600 bauds. Cela signifie qu'il va envoyer 9600 bits par seconde. Les débits en bauds vont de 300 à plus de 2 millions de bauds pour l'IDE Arduino. Les petits tarifs sont meilleurs pour les fils plus longs (pensez aux fils téléphoniques pour la distance), tandis que les plus grands sont pour les fils plus courts. 2 millions de bauds, c'est exagéré. Dans de nombreux cas, même 19200 bauds sont plus que suffisants, même pour les capteurs amateurs les plus sensibles.

Avec cela à l'écart, parlons de Serial.println(); suivant. Cette commande signifie "print, line new" et crée une nouvelle ligne après avoir imprimé ce qui se trouve à l'intérieur de la zone ().

Serial.println() accepte soit des chaînes soit des variables qui contiennent des chaînes. Il se comporte bizarrement lorsque vous y ajoutez des nombres, surtout s'il commence par 0.

Si vous regardez les résultats de votre moniteur série, vous devriez également remarquer qu'il affiche "Arduino, démarrage!" juste une fois. Pendant ce temps, "LED allumée" et "LED éteinte" sont imprimées à plusieurs reprises à chaque cycle de clignotement. C'est la grande différence entre setup() et loop().

En fait, vous pouvez même mettre votre code de setup() dans loop(), mais c'est généralement une mauvaise pratique. Vous pouvez finir par transformer une broche d'entrée en broche de sortie, ce qui risque de casser votre puce de microcontrôleur.

Cela aide beaucoup. Une boucle for vous permet de faire une mini boucle () qui se termine après un certain nombre de fois.

Essayons de créer des motifs de clignotement complexes avec plusieurs boucles for. Lors du premier chargement, la LED doit clignoter 13 fois, allumée pendant 500 ms et éteinte pendant 250 ms, et une seule fois. Ensuite, il devrait boucler, clignoter quatre fois, allumé pendant 1000 ms et éteint pendant 1000 ms, puis clignoter deux fois de plus, allumé pendant 500 ms et éteint pendant 250 ms.

La boucle for est un outil simple mais facile à apprendre. Il comporte trois parties : pour, (int i = 0 ; i < x ; i++) et tout ce qui se trouve à l'intérieur de { }.

Avec ce simple guide du débutant sur Arduino, vous pouvez commencer à créer vos propres effets de lumière personnalisés ou peut-être une belle lumière de Noël.

Il y a plus à apprendre, bien sûr, mais il vaut mieux apprendre au fur et à mesure. Vous pouvez essayer des moteurs, des capteurs, des relais et bien plus encore ! Si vous êtes prêt à relever le défi, vous voudrez peut-être programmer un Arduino à l'aide d'un Raspberry Pi.

Terenz est un roboticien amateur qui essaie de construire le robot le plus impressionnant que le monde ait jamais vu. Il aurait déjà pu le faire s'il n'était pas si occupé à brûler des LED comme deuxième passe-temps.

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