Arduino : premiers pas en informatique embarquée

Bienvenue à toutes et à tous pour un tutoriel sur l’électronique et l’informatique ensemble !

Ce que nous allons apprendre aujourd’hui est un mélange d’électronique et de programmation. On va en effet parler d’informatique embarquée qui est un sous-domaine de l’électronique et qui a l’habileté d’unir la puissance de la programmation à la puissance de l’électronique.

Nous allons, dans un premier temps, voir ce qu’est l’électronique et la programmation. Puis nous enchaînerons sur la prise en main du système Arduino, un système d’informatique embarquée grand public. Enfin, je vous ferai un cours très rapide sur le langage Arduino, mais il posera les bases de la programmation. Une fois ces étapes préliminaires achevées, nous pourrons entamer notre premier programme et faire un pas dans l’informatique embarquée.

Apprentissage des bases

Le cours est composé de façon à ce que les bases essentielles soient regroupées dans les premières parties. C’est-à-dire, pour commencer la lecture, vous devrez lire les parties 1 et 2. Ensuite, les parties 3 et 4 sont également essentielles et sont à lire dans l’ordre.

Après cela, vous aurez acquis toutes les bases nécessaires pour poursuivre la lecture sereinement. C’est seulement alors que vous pourrez sélectionner les chapitres selon les connaissances que vous souhaitez acquérir.

Découverte de l'Arduino

1. Présentation d’Arduino

   1. Qu’est-ce que c’est ?

   2. Pourquoi choisir Arduino ?

   3. Les cartes Arduino

   4. Liste d’achat

2. Quelques bases élémentaires

   1. Le courant, la tension et la masse

   2. La résistance et sa loi !

   3. Le microcontrôleur

   4. Les bases de comptage (2,10 et 16)

3. Le logiciel

   1. Installation

   2. Interface du logiciel

   3. Approche et utilisation du logiciel

4. Le matériel

   1. Présentation de la carte

   2. Installation

   3. Fonctionnement global

5. Le langage Arduino (1/2)

   1. La syntaxe du langage

   2. Les variables

   3. Les conditions

6. Le langage Arduino (2/2)

   1. Les boucles

   2. Les fonctions

   3. Les tableaux

Gestion des entrées / sorties

1. Notre premier programme !

   1. La diode électroluminescente

   2. Par quoi on commence ?

   3. Créer le programme : les bons outils !

   4. Comment tout cela fonctionne ?

2. Introduire le temps

   1. Comment faire ?

   2. Faire clignoter un groupe de LED

   3. Réaliser un chenillard

   4. Fonction millis()

3. [TP] Feux de signalisation routière

   1. Préparation

   2. Énoncé de l’exercice

   3. Correction !

4. Un simple bouton

   1. Qu’est-ce qu’un bouton ?

   2. Récupérer l’appui du bouton

   3. Interagir avec les LED

   4. Les interruptions matérielles

5. Afficheurs 7 segments

   1. Première approche : côté électronique

   2. Afficher son premier chiffre !

   3. Techniques d’affichage

   4. Utilisation du décodeur BCD

   5. Utiliser plusieurs afficheurs

   6. Contraintes des évènements

6. [TP] Parking

   1. Consigne

   2. Correction !

La communication avec Arduino

1. Généralités sur la voie série

   1. Communiquer, pourquoi ?

   2. La norme RS232

   3. Connexion série entre Arduino et …

   4. Au delà d’Arduino avec la connexion série

2. Envoyer et recevoir des données sur la voie série

   1. Préparer la voie série

   2. Envoyer des données

   3. Recevoir des données

   4. [Exercice] Attention à la casse !

3. [TP] Baignade interdite !

   1. Sujet du TP

   2. Correction !

   3. Améliorations

4. [Annexe] Ordinateur et voie série dans un autre langage de programmation

   1. En C++ avec Qt

   2. En C# (.Net)

   3. En Python

Les grandeurs analogiques

1. Les entrées analogiques de l’Arduino

   1. Un signal analogique : petits rappels

   2. Les convertisseurs analogiques –> numérique ou CAN

   3. Lecture analogique, on y vient…

   4. Exemple d’utilisation

   5. Une meilleure précision ?

2. [TP] Vu-mètre à LED

   1. Consigne

   2. Correction !

   3. Amélioration

3. Et les sorties “analogiques”, enfin… presque !

   1. Convertir des données binaires en signal analogique

   2. La PWM de l’Arduino

   3. Transformation PWM -> signal analogique

   4. Modifier la fréquence de la PWM

4. [Exercice] Une animation “YouTube”

   1. Énoncé

   2. Solution

Les capteurs et l'environnement autour d'Arduino

1. Généralités sur les capteurs

   1. Capteur et Transducteur

   2. Un capteur, ça capte !

   3. Les caractéristiques d’un capteur

2. Différents types de mesures

   1. Tout Ou Rien, un capteur qui sait ce qu’il veut

   2. Capteurs à résistance de sortie variable

   3. Capteurs à tension de sortie variable

   4. Étalonner son capteur

3. Des capteurs plus évolués

   1. Capteur à sortie en modulation de largeur d’impulsion (PWM)

   2. Capteur à signal de sortie de fréquence variable

   3. Capteur utilisant un protocole de communication

Le mouvement grâce aux moteurs

1. Le moteur à courant continu

   1. Un moteur, ça fait quoi au juste ?

   2. Alimenter un moteur

   3. Piloter un moteur

   4. Et Arduino dans tout ça ?

2. Un moteur qui a de la tête : le Servomoteur

   1. Principe du servomoteur

   2. La commande d’un servomoteur

   3. Arduino et les servomoteurs

   4. L’électronique d’asservissement

   5. Un peu d’exercice !

   6. Tester un servomoteur “non-standard”

3. A petits pas, le moteur pas-à-pas

   1. Les différents moteurs pas-à-pas et leur fonctionnement

   2. Se servir du moteur

   3. Utilisation avec Arduino

L'affichage, une autre manière d'interagir

1. Les écrans LCD

   1. Un écran LCD c’est quoi ?

   2. Quel écran choisir ?

   3. Comment on s’en sert ?

2. Votre premier texte sur le LCD !

   1. Ecrire du texte sur le LCD

   2. Se déplacer sur l’écran

   3. Créer un caractère

3. [TP] Supervision avec un LCD

   1. Consigne

   2. Correction

Internet of Things : Arduino sur Internet

1. Découverte de l'Ethernet sur Arduino

   1. Un réseau informatique c'est quoi ?

   2. Le shield Ethernet

   3. Un peu de vocabulaire

2. Arduino et Ethernet : client

   1. Client et requêtes HTTP

   2. Utilisation du shield comme client

   3. Exercice, lire l'uptime de Eskimon.fr

3. Arduino et Ethernet : serveur

   1. Préparer l'Arduino

   2. Répondre et servir des données

   3. Agir sur une requête plus précise

   4. Sortir de son réseau privé

   5. Faire une interface pour dialoguer avec son Arduino

Aller plus loin

Ce tutoriel vous a plus ? Vous en voulez encore ? Voici quelques autres tutoriels qui pourrait surement vous intéresser…

Et quelques articles sur mon blog pas encore paru sur ZdS :

Remerciements

Un gros merci à plusieurs membres de Zeste de Savoir pour le coup de main à l’import de ce tutoriel, sa relecture et l’aide à sa mise en page. Un travail et un soin magnifique ont été apportés pour tenter de vous fournir un tuto le plus propre possible.

Plein de mercis en particulier à :

• Arius ;
• artragis ;
• Flori@n.B ;
• ShigeruM ;
• simbilou

Et pour leur travail sur la publication et l’export PDF, merci à :

• gustavi ;
• pierre_24 ;
• SpaceFox ;
• Et tout ceux ayant apporté leur pierre à l’édifice de près ou de loin ! Ça a vraiment été un travail de longue haleine.