Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Arduino / Philippe Morenton / Lycée Pierre Emile Martin - Bourges 1 ARDUINO LES

Arduino / Philippe Morenton / Lycée Pierre Emile Martin - Bourges 1 ARDUINO LES CARTES ARDUINO ET LEURS UTILISATIONS .................................................................. 3 1 Introduction .......................................................................................................................... 3 2 Historique du projet Arduino .................................................................................................. 4 3 Documentation sur Arduino ................................................................................................... 5 4 Cartes Arduino Uno ................................................................................................................ 6 4.1 Les différentes versions ............................................................................................................. 6 4.2 Implantation et schéma Arduino uno Rev2 ............................................................................... 6 4.3 Alimentation .............................................................................................................................. 8 4.3.1 Schéma .............................................................................................................................................. 8 4.3.2 Alimentation uniquement par la prise usb ....................................................................................... 8 5 E/S disponibles sur connecteurs de la carte Arduino Uno ........................................................ 9 6 Environnements de développement Intégrés (EDI) utilisables ............................................... 10 6.1 EDI Arduino spécifique à la carte cible .................................................................................... 10 6.1.1 Généralités ...................................................................................................................................... 10 6.1.2 Rappels sur le langage / Fonctions disponibles .............................................................................. 11 6.1.3 Compilation ..................................................................................................................................... 12 6.2 EDI Scratch for Arduino spécifique à la carte cible .................................................................. 12 6.3 EDIs non spécifiques à la carte cible ........................................................................................ 13 6.3.1 Eclipse ............................................................................................................................................. 14 6.3.2 Visual Micro = Arduino for Visual Studio (Microsoft) ..................................................................... 14 6.3.3 AVR studio 5 .................................................................................................................................... 14 6.4 Flowcode ................................................................................................................................. 14 6.5 LabView ................................................................................................................................... 14 7 Programmation du µC principal puis utilisation ..................................................................... 15 7.1 Généralités sur la programmation et l’utilisation ................................................................... 15 7.2 Programmation ICSP (In Circuit Serial Programming) ............................................................. 15 7.3 Programmation via la liaison USB ........................................................................................... 15 7.3.1 Généralités ...................................................................................................................................... 15 7.3.2 Principe ........................................................................................................................................... 15 7.3.3 Installation du pilote USB ................................................................................................................ 16 7.3.4 Carte Arduino vue du logiciel de programmation ........................................................................... 17 7.3.5 Programmation depuis FlowCode ................................................................................................... 18 7.3.6 programmation avec AVRdude ....................................................................................................... 18 7.3.6.1 Téléchargement d’AVRdude .................................................................................................... 18 7.3.6.2 Ligne de commande AVRdude ................................................................................................. 19 8 Cartes d’extension (shields) .................................................................................................. 19 8.1 Cartes avec zone de câblage (+ borniers) ............................................................................... 20 8.2 Carte afficheur LCD liaison // LCD_KEYPAD ............................................................................ 21 8.3 Afficheur LCD liaison I2C .......................................................................................................... 22 8.4 Interface 2 moteurs Ardumoto ............................................................................................... 23 8.5 MotoProto Shield Modkit ........................................................................................................ 24 8.5.1 Broches utilisées ............................................................................................................................. 24 9 Dimensions de la carte, emplacement des connecteurs ......................................................... 25 9.1 Carte cotée .............................................................................................................................. 25 9.2 Fichiers solidworks .................................................................................................................. 25 9.3 Modèles OrCAD pour créer des cartes d’extension ................................................................ 25 Arduino / Philippe Morenton / Lycée Pierre Emile Martin - Bourges 2 10 Carte d’interconnexion PEM ............................................................................................... 26 10.1 Généralités ............................................................................................................................ 26 10.2 Signaux Générés par la carte arduino avec flowcode ........................................................... 27 10.3 Schéma complet .................................................................................................................... 28 10.4 Notes de conception ............................................................................................................. 32 10.4.1 CAN ............................................................................................................................................... 32 10.4.2 Alimentations ................................................................................................................................ 32 10.4.3 Tension délivrée par la batterie et seuils ...................................................................................... 32 10.4.4 Connecteurs .................................................................................................................................. 33 11 Carte LCD PEM ................................................................................................................... 33 11.1 Connexions et compatibilités ................................................................................................ 33 11.2 Schéma structurel .................................................................................................................. 34 11.3 Tension selon appui BP .......................................................................................................... 34 11.4 Utilisation avec l’EDI Arduino ................................................................................................ 35 11.5 Utilisation avec Flowcode ...................................................................................................... 36 12 Schématisation et fabrication de carte d’extension avec Fritzing ......................................... 37 13 Quelques exemples d’utilisation d’Arduino ......................................................................... 37 13.1 Robotique .............................................................................................................................. 37 13.1.1 Robots NXT de Lego ...................................................................................................................... 37 13.1.2 Boe Shield Bot ............................................................................................................................... 37 13.1.3 Pololu ............................................................................................................................................ 38 13.2 Projets disponibles sur Internet ............................................................................................ 39 EDI ARDUINO .................................................................................................................. 40 1 Langage de programmation .................................................................................................. 40 2 Arduino et Linux .................................................................................................................. 40 3 Fonctionnement de la compilation ....................................................................................... 40 PROCESSING ................................................................................................................... 42 Arduino / Philippe Morenton / Lycée Pierre Emile Martin - Bourges 3 LES CARTES ARDUINO ET LEURS UTILISATIONS 1 INTRODUCTION Ce document est principalement consacré à l’utilisation d’Arduino dans un cadre scolaire, principale- ment dans la filière STI2D SIN (Sciences et Techniques Industrielles et Développement Durable Sys- tèmes d’Information et Numérique). Les informations données ici permettent cependant de l’utiliser dans un autre cadre. Les platines Arduino sont des cartes d’usage général à µC ATmega. Le fabricant les présente comme des platines de prototypage rapide. Il existe plusieurs familles de cartes. Voici 2 familles par exemple : Famille de cartes autour de µC 28 broches, avec des µC ATmega 8 ou 168 ou 328P selon les modèles. 3 ports sont disponibles sur connecteurs qui per- mettent un empilement de cartes. Cartes Duemilanove, Uno, … Famille de cartes autour de µC 100 broches, avec des ATmega 1280 ou 2560 selon les modèles. Plus de ports sont disponibles sur connecteurs. 4 des connecteurs sont compatibles avec la famille de cartes à µC 28 broches. Carte MEGA, MEGA2560 Les platines Arduino peuvent être utilisées dans de nombreux domaines, dont la robotique. On peut utiliser divers outils de développement pour la création du programme exécutable. Avec certains outils, la programmation du µC cible s’effectue par une liaison USB, sans programmateur externe. On utilise alors l’autoprogrammation du µC cible avec l’aide d’un programme bootloader déjà enregistré en usine. Voir plus loin pour plus de détails. Les principaux outils de développement sont :  EDI Arduino gratuit. Programmation via une liaison USB.  WinAVR + EDI tel que VMLAB ou AVRStudio gratuits  FlowCode. Version d’évaluation gratuite. Version complète payante. Aucun programmateur n’est nécessaire (utilisation de la liaison USB) http://fr.wikipedia.org/wiki/Arduino liste les différentes versions des cartes Arduino. Certaines ne sont plus commercialisées. Arduino / Philippe Morenton / Lycée Pierre Emile Martin - Bourges 4 Arduino Proces- seur Flash KB EE- PROM KB SRAM KB E/S lo- giques ...avec PWM E/S lo- giques ou E ana. Type d'interface USB Dimen- sions mm Diecimila ATmega 168 16 0.5 1 14 6 6 FTDI 68.6mm x 53.3mm Duemilanove ATmega 168/328P 16/32 0.5/1 1/2 14 6 6 FTDI 68.6mm x 53.3mm Uno ATmega 328P 32 1 2 14 6 6 ATme- ga8U2 68.6mm x 53.3mm Leonardo ATmega 32U4 32 1 2,5 14 6 6 ATme- ga32U4 68.6mm x 53.3mm Mega ATmega 1280 128 4 8 54 14 16 FTDI 101.6mm x 53.3mm Mega2560 ATmega 2560 256 4 8 54 14 16 ATme- ga8U2 101.6mm x 53.3mm DUE SAM3U4E 256 ? 52 54 14 16 SAM3U4E 101.6mm x 53.3mm Fio ATmega 328P 32 1 2 14 6 8 Aucun 40.6mm x 27.9mm Nano ATmega 168 / 328 16/32 0.5/1 1/2 14 6 8 FTDI 43mm x 18mm LilyPad ATmega 168V / 328V 16 0.5 1 14 6 6 Aucun 50mm ø Parmi les différentes familles de cartes, la platine Arduino Uno avec un µC sur support est celle à retenir pour de petites applications simples en STI2D SIN, car on peut changer le µC après destruc- tion suite à une mauvaise manipulation élève. De plus l’adaptateur USB nécessaire pour la program- mation du µC est intégré. Cette platine est compatible avec les autres de la même famille. C’est la seule qui est décrite ici. De nombreuses cartes d’extension empilables sont disponibles dans le commerce : Wifi, LCD couleur, Ethernet, interface moteurs, etc. Voir plus loin la partie consacrée aux cartes d’extension. 2 HISTORIQUE DU PROJET ARDUINO http://fr.flossmanuals.net/arduino/ch002_historique-du-projet-arduino Le projet Arduino est issu d'une équipe d'enseignants et d'étudiants de l'école de Design d'Interac- tion d'Ivrea1 (Italie). Ils rencontraient un problème majeur à cette période (avant 2003 - 2004) : les outils nécessaires à la création de projets d'interactivité étaient complexes et onéreux (entre 80 et 1 L’école « Interaction Design Institute Ivrea » (IDII) est aujourd’hui située à Copenhagen sous le nom de « Co- penhagen Institute of Interaction Design ». Arduino / Philippe Morenton / Lycée Pierre Emile Martin - Bourges 5 100 euros). Ces coûts souvent trop élevés rendaient difficiles le développement par les étudiants de nombreux projets et ceci ralentissait la mise en œuvre concrète de leur apprentissage. Jusqu'alors, les outils de prototypage étaient principalement dédiés à l'ingénierie, la robotique et aux domaines techniques. Ils sont puissants mais leurs processus de développement sont longs et ils sont difficiles à apprendre et à utiliser pour les artistes, les designers d'interactions et, plus généralement, pour les débutants. Leur préoccupation se concentra alors sur la réalisation d'un matériel moins cher et plus facile à utili- ser. Ils souhaitaient créer un environnement proche de Processing, ce langage de programmation développé dès 2001 par Casey Reas2 et Ben Fry, deux anciens étudiants de John Maeda au M.I.T., lui- même initiateur du projet DBN3. En 2003, Hernando Barragan, pour sa thèse de fin d'études, avait entrepris le développement d'une carte électronique dénommée Wiring, accompagnée d'un environnement de programmation libre et ouvert. Pour ce travail, Hernando Barragan réutilisait les sources du projet Processing. Basée sur un langage de programmation facile d'accès et adaptée aux développements de projets de designers, la carte Wiring a donc inspiré le projet Arduino (2005). Comme pour Wiring, l'objectif était d'arriver à un dispositif simple à utiliser, dont les coûts seraient peu élevés, les codes et les plans « libres » (c'est-à-dire dont les sources sont ouvertes et peuvent être modifiées, améliorées, distribuées par les utilisateurs eux-mêmes) et, enfin, « multi-plates- formes » (indépendant du système d'exploitation utilisé). Conçu par une équipe de professeurs et d’étudiants (David Mellis, Tom Igoe, Gianluca Martino, David Cuartielles, Massimo Banzi ainsi que Nicholas Zambetti), l'environnement Arduino est particulière- ment adapté à la production artistique ainsi qu'au développement de conceptions qui peuvent trou- ver leurs réalisations dans la production industrielle. Le nom Arduino trouve son origine dans le nom du bar dans lequel l’équipe avait l'habitude de se retrouver. Arduino est aussi le nom d'un roi italien, personnage historique de la ville « uploads/Geographie/ aduino.pdf