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A Ar rd du ui in no o C Co on nd de en ns sé é - - R Ré és su um mé é f fo on n

A Ar rd du ui in no o C Co on nd de en ns sé é - - R Ré és su um mé é f fo on nc ct ti io on ns s Table des matières Matériel 5 Cartes mères 5 Avant propos 5 Caractéristiques communes modèles standard - Electronique 5 Alimentation 5 Connecteur alimentation 5 Connecteurs E/S 6 Leds externes 6 Interfaces de programmation - ICSP - Convertisseur USB / série 6 Versions cartes CPU et évolutions 7 Arduino UNO 8 Arduino UNO Ethernet 8 Arduino Mini 8 Arduino Leonardo 8 Arduino Esplora 9 Arduino MEGA 9 Arduino MEGA2560 9 Arduino Due 9 Comparatif détaillé UNO / MEGA 10 Caractéristiques processeurs 10 Facteur de forme 10 Détail connecteurs - Affectation ports processeur 12 Extensions - Shields - Modules périphériques 13 Shields 13 Afficheur LCD 13 Interface Ethernet - Lecteur carte SD 13 Modules périphériques 14 Modules Radio NrfRF24 14 Acronymes 14 Logiciel 15 Interface de développement 15 Installation 15 Structure projets 15 Types de carte 16 Bibliothèques 16 Langage de programmation Arduino 17 Syntaxe générale 17 Variables 17 Types de variables et constantes 17 Tableaux de variables 18 Chaine de caractères 18 Constantes : #Define, const 19 Operations de base sur variables 19 Operations logiques 20 Fonctions mathématiques spéciales 20 Fonctions, blocs et sous-programmes 21 Operateurs conditionnels 21 Fonctions et blocs : Void, Return 21 Fonction simple : Void 21 Fonction typée avec retour : Return 21 Sauts inconditionnels : goto Label 21 Sauts conditionnels: If , Else, Switch, Case 22 Initialisation conditionnelle du contenu d'une variable 22 Execution conditionnelle : if, else, else if 22 Sélection choix multiple : Switch - Case 22 Boucles : while, do, for, continue, break 23 Boucles conditionnelles : do - while 23 Boucles incrémentales : for 23 Sorties de boucles : Continue, Break 23 Temporisations 24 Horloge interne : millis(), micros() 24 Temporisation - Pause : delay(ms), delayMicroseconds(µs) 24 Gestion ports entrées - sorties 24 Configuration des E/S : pinMode 24 Lecture / Ecriture entrée numérique : digitalWrite, digitalRead 25 Référence analogique : analogReference 25 Entrées analogiques : analogRead 25 Sorties PWM : analogWrite 25 Sorties en Fréquence : Tone, NoTone 26 Mesure d'une impulsion : PulseIn 26 Accès direct aux ports CPU : DDR, PORT, PIN 26 Communication 26 Sortie registre a décalage synchrone / SPI : shiftOut 26 Port série asynchrone 27 Temps d'exécution : 28 Manipulation variables 28 Accès aux ports 28 Port communication 28 Boucles 29 Temporisations 29 Memo instructions courantes Arduino 30 Bibliothèques 32 Commande de servo moteur standard 3 fils : Servo.h 32 Commande d'affichage LCD standard Hitachi 4 bits : LiquidCrystal.h 32 Temps d'exécution 34 Gestion télécommande infrarouge : IRremote.h 34 Langage machine Atmel 36 Page 5 Matériel Cartes mères Avant propos Caractéristiques communes modèles standard - Electronique Alimentation Les cartes peuvent être alimentées soit par une source externe (7 a 18v) soit par l'interface USB. Cette dernière est protégée par un fusible réarmable de 500ma, de plus un vmos la déconnecte automatiquement a la détection de la présence de l'alimentation principale. L'alimentation externe (Connecteur alim standard diamètre 2.1 mm) est transformée en 5v par un régulateur faible pertes (Mc332269 ou NCP1117) délivrant un maximum de 800mA (Attention a la dissipation thermique toutefois). La protection contre les inversions de polarité est assurée par une diode série. Le 3v3 est généré a partir du 5v par un autre régulateur d'une capacité de 150ma (Lp2985 sur UNO ou MEGA). Connecteur alimentation Le connecteur Power 8 broches (6 dans e cas de certaines cartes IoRef et la broche de réserve n'étant pas implanté) a les fonctions suivantes : 1 : Reserve Page 6 2 : IoRef, relié au +5v 3 : Entrée ou sortie reset 4 : Sortie 3.3v 5 : Sortie 5v 6, 7 : Masse générale, 0v 8 : Vin, sortie avant régulateur et après la diode de protection, ne pas utiliser comme entrée d'alimentation a la place du connecteur jack coaxial d'alimentation. Connecteurs E/S Suivant les types de cartes celles-ci disposent d'un nombre de connecteurs plus ou moins importants, soit de type digital, soit de type mixte analogique / digital. Ces entrées / sorties possèdent les caractéristiques suivantes : • Courant d'entrée : Environ 1µA • Valeur résistance de PullUp optionnelle : 20 a 50 KHo • Courant de sortie : 40mA max, 200mA total µcontrôleur • Tension d'entrée : Ne pas dépasser Vcc • Caractéristique convertisseur AD : Par approximation successives, 10bits, temps de conversion 13 a 260µs. • Référence de tension interne : 1.1 ou 2.56v Leds externes Les cartes standards sont généralement équipées de quatre leds. • Vert : Alimentation 5v • Jaune Tx : Commandée par l'interface USB, transmission au PC • Jaune Rx : " " , réception du PC • Jaune : Utilisateur, généralement connectée a la sortie digitale 13 (Pb7 sur Atm2560, Pb5/Sck sur Atm328) Interfaces de programmation - ICSP - Convertisseur USB / série Si les micro-processeurs Atmel se programment via leur interface SPI (Broches MOSI, MISO, SCK) les cartes Arduino utilisent le port série (Atm x28, Atm 1280/2560) ou USB (16U2) de la cpu. Le bootloader "Arduino" initialisé au reset de la carte se charge de cette fonction. Cette méthode permet outre la programmation d'obtenir des fonctions de débogage du programme utilisateur. Dans le cas des processeurs Atm x28, 1280, 2560 c'est l'interface Usart 0 qui est utilisée, des résistances série de 1Ko protègent des conflits dans le cas d'un circuit utilisateur externe connecté. Si sur les premières cartes Arduino le port série RS231 (Niveaux TTL 0/5v) était directement exploité un convertisseur USB/série a rapidement été intégré, au départ spécialisé avec le FT232RL de FTDI puis avec un autre processeur Atmel de type xxU2. Ces convertisseurs en outre permettent de commander la ligne Reset du processeur principal afin d'éviter une manipulation operateur lors d'une demande de téléchargement. Page 7 Afin de permettre les mises a jour ou récupérer un bootloader défaillant un connecteur ISCP est implanté permettant la programmation directe du ou des microprocesseurs (ICSP1 se chargeant de l'interface Usb/série basé sur xxU2). Connecteur ICSP MISO 1 o o 2 Vcc5v SCK 3 o o 4 MOSI Reset 5 o o 6 Gnd Versions cartes CPU et évolutions Plusieurs cartes Cpu existent, de différents niveaux de puissance processeurs, de possibilités d'ES et sous facteur de forme. Outre les cartes standards acceptant les modules d'interface par empilement des cartes plus ou moins spécifiques existent pour une utilisation finale, sans connecteurs avec connexion par soudage directe des fils. L'interface USB pour l'IDE peut être aussi omise, la programmation du microprocesseur étant réalisé directement via l'entrée RS232. Carte Processeur F Mhz Flash EEPROM SRAM Externe Digital Pwm An. In An. Out Uart OTG 14 3 8 0 1 0 14 6 6 0 1 0 14 6 6 0 1 0 14 6 8 0 1 14 6 6 0 1 14 6 6 0 1 0 14 6 8 0 1 0 14 6 8 1 14 6 6 1 14 4 6 1 20 7 12 0 1 1 20 7 12 0 0 1 9 4 4 0 0 0 20 7 12 0 1 54 15 16 0 4 0 54 15 16 0 4 0 54 15 16 0 4 1 54 12 12 2 4 1 Modèles cartes CPU début 2013 32 Nano Atmega 168/328 TQFP 16 16 / 32 0,5/1 1 / 2 - FTDI FT232RL LilyPad Atmega 168/328 1 Mini Atmega 368 16 Pro Atmega 168/328 TQFP 8 / 3v3 16 / 5v 1 / 2 - Sans Sans connecteurs, sorties a souder 8 - Format mini, sorties a souder, alimentation 3v3 Sans connecteurs, rectangulaire format minimal Mémoire (Kio) Interface USB Ports E/S Format minimal, connecteurs non standard 2 - Sans 16 / 32 0,5/1 1 / 2 - 1 Rs232 direct Sans Sans connecteurs, rond Connecteurs gigogne standard 16 / 32 0,5/1 Esplora Atmega 32U4 32 1 16 LilyPad USB 8U2 / 16U2 Connecteurs gigogne standard - 64 Connecteurs gigogne standard 8U2 / 16U2 2,5 - 32U4 Sans connecteurs standard, périphériques intégré Bp, Led, t°, joystick … Sans Format minimal, connecteurs non standard - 1 2 8 16 32 1 2,5 Atmega 32U4 8 32 1 Fio Atmega 328 8 32 1 2 Sans 64 Connecteurs gigogne standard Atmega 2560 16 256 4 8 2,5 - 32U4 Sans connecteurs, rond, Alimentation 3v3 Micro Atmega 32U4 Uno Atmega 328 16 32 Due At91Sam3X8E cortex 84 512 0 96 16U2 Connecteurs gigogne standard 64 - Connecteurs gigogne standard Mega Atmega 1280 16 128 4 Mega 2560 Atmega 2560 16 256 4 8 Mega ADK Max3421 Duemilanove Atmega 168/328 16 16 / 32 0,5/1 1 / 2 FTDI - - Connecteurs gigogne standard Arduino org Atmega 8-16PI 16 8 0,5 Connecteurs gigogne standard Diecimila Atmega 168 16 16 0,5 1 - FTDI 2,5 32U4 Ethernet (Uno) Atmega 328 16 32 1 2 8U2 / 16U2 - - Uno avec interface ethernet et lecteur SD Leonardo Atmega 32U4 16 32 1 uploads/Geographie/ elec-arduino-memo-et-condense.pdf