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Informatique (presque) débranchée Annexe Robotique Jean-Daniel Nicoud A.1. Ardu

Informatique (presque) débranchée Annexe Robotique Jean-Daniel Nicoud A.1. Arduino ? Diduino ? Le système Arduino est une plateforme de développement open-source. Il est composé d'une partie matérielle et d'une partie logicielle. Tout le software est en open-source sur le net : le système de développement, des librairies et des milliers d'applications. La documentation d'Arduino, dont les cartes sont développées et fabriquées en Italie, est en anglais. Mais on trouve des sites en français, par exemple http://arduino.cc/fr/ Arduino peut être utilisé pour développer des objets interactifs, pouvant recevoir des entrées d'une grande variété d'interrupteurs ou de capteurs, et pouvant contrôler une grande variété de lumières, moteurs ou toutes autres sorties matérielles. Les projets Arduino peuvent être autonomes, ou bien ils peuvent communiquer avec des logiciels tournant sur votre ordinateur. Les cartes Arduino UNO et Diduino En Suisse, Jean-Daniel Nicoud, ancien professeur à l'EPFL, a développé Diduino (DIDel- ArdUINO) et le commercialise via son entreprise Didel. L'avantage de cette version d'Arduino est son orientation « expérimentation », son prix modique et la disponibilité du hardware nécessaire pour développer des applications. Une version spécifique pour la robotique existe aussi. Tout ceci est décrit sur le site de Didel : www.didel.com Par rapport à d'autres plateformes, l'Arduino a l'avantage de ne pas de nécessiter de programmateur. La carte se relie à un PC par un câble USB et c'est tout. L'alimentation se fait par ce câble. Le programme est écrit en langage Arduino, proche du langage C, à l'aide de l'environnement de développement Arduino, librement téléchargeable sur le net. Remerciements Ce cours est largement inspiré de celui de Brice Canvel. Merci à lui de m'avoir autorisé à l'utiliser. Adresse : http://mediawiki.e-apprendre.net/index.php/Diduino-Robot. Didier Müller A-1 avril 2013 Robotique Mise en route En pratique, il faut écrire le programme sur le PC, le tester afin d'y déceler des erreurs de syntaxe, le compiler et le télécharger sur la carte Diduino. Une fois la carte « nourrie », il démarrera automatiquement avec ce programme lors de chaque mise sous tension. Le programme ne s'efface pas lorsqu'on met la carte hors tension. Le logiciel Arduino véritable environnement de développement intégré, pour écrire, compiler et transférer le programme vers la carte. Pour télécharger le programme Arduino, il faut se rendre sur la page : http://arduino.cc/en/Main/Software Choisissez la version 1.0.3. Il faut ensuite le décompresser et l'installer (cela prendra une dizaine de minutes). On peut l'installer sur un PC ou un clé USB. Le dossier décompressé pèse 246 Mo sous Windows. Il existe aussi une version Mac OS X et une version Linux. A.2. Le logiciel Arduino Ce paragraphe est un résumé de la page http://arduino.cc/fr/Main/DebuterPresentationLogiciel Le logiciel Arduino a pour fonctions principales : • de pouvoir écrire et compiler des programmes pour la carte Arduino • de se connecter avec la carte Arduino pour y transférer les programmes • de communiquer avec la carte Arduino Didier Müller A-2 avril 2013 Informatique (presque) débranchée Annexe Cet espace de développement intégré (EDI) dédié au langage Arduino et à la programmation des cartes Arduino comporte : • une barre de menus comme pour tout logiciel une interface graphique (GUI), • une barre de boutons qui donne un accès direct aux fonctions essentielles du logiciel et fait toute sa simplicité d'utilisation, • un éditeur (à coloration syntaxique) pour écrire le code de vos programme, avec onglets de navigation, • une zone de messages qui affiche indique l'état des actions en cours, • une console texte qui affiche les messages concernant le résultat de la compilation du programme. Le logiciel Arduino intègre également : • un terminal série (fenêtre séparée) qui permet d'afficher des messages textes reçus de la carte Arduino et d'envoyer des caractères vers la carte Arduino. Cette fonctionnalité permet une mise au point facilitée des programmes, permettant d'afficher sur l'ordinateur l'état de variables, de résultats de calculs ou de conversions analogiques-numériques : un élément essentiel pour améliorer, tester et corriger ses programmes. A.2.1. Principe général d'utilisation Le code écrit avec le logiciel Arduino est appelé un croquis (sketch en anglais) : • Ces croquis sont écrits dans l'éditeur de texte. Celui-ci a les fonctionnalités usuelles de copier/coller et de rechercher/remplacer le texte. • La zone de messages donne l'état de l'opération en cours lors des sauvegardes, des exportation et affiche également les erreurs. • La console texte affiche les messages produit par le logiciel Arduino incluant des messages d'erreur détaillés et autres informations utiles. • La barre de boutons vous permet de vérifier la syntaxe et de transférer les croquis, créer, ouvrir et sauver votre code, et ouvrir le moniteur série. • La barre des menus vous permet d'accéder à toutes les fonctionnalités du logiciel Arduino. Le logiciel Arduino intègre le concept d'un « carnet de croquis » : un endroit réservé pour stocker vos programmes. Les programmes que vous mettez dans votre « carnet de croquis » pourront être ouvert directement depuis le menu « Fichier > Carnet de croquis » ou à l'aide du bouton « Ouvrir » dans la barre d'outils (4ème bouton depuis la gauche). La première fois que vous démarrer le logiciel Arduino, un chemin automatique sera créé pour votre carnet de croquis. Vous pouvez voir ou modifier cette localisation depuis le « Fichier > Préférences ». Si votre logiciel Arduino se trouve sur une clé USB, il est recommandé de créer un dossier « croquis » sur votre clé USB aussi. Didier Müller A-3 avril 2013 Robotique Les ports d'entrée- sortie sont des éléments matériels de l'ordinateur, permettant au système de communiquer avec des éléments extérieurs, c'est-à- dire d'échanger des données. Le terme série désigne un envoi de données via un fil unique : les bits sont envoyés les uns à la suite des autres. A.2.2. Prise en main (sous Windows 7) 1. Connecter le robot Avant de lancer le programme Arduino, connectez le robot avec le câble USB fourni (s'il était connecté, déconnectez et rebranchez). Lancez le logiciel Arduino. Une fenêtre apparaît. Dans le menu Outils, choisissez la carte « Arduino Nano w/ATmega328 ». Il faut ensuite choisir le port série. Il est possible que la première fois, on ne puisse pas choisir ou changer le port série (comme c'est le cas sur l'image ci-dessus). Dans ce cas : 1. allez dans le menu « Démarrer » de Windows 7 et choisissez « Périphériques et imprimantes ». Il apparaîtra un périphérique nommé « FT232R USB UART ». 2. double-cliquez sur l'icône du périphérique Didier Müller A-4 avril 2013 Informatique (presque) débranchée Annexe 3. choisissez l'onglet « Matériel » 4. double-cliquez sur le nom FT232R USB UART ; une nouvelle fenêtre s'ouvre 5. choisissez l'onglet « Pilote » 6. cliquez sur « Mettre à jour le pilote » 7. il faudra installer le pilote qui est dans le dossier Arduino sous « Drivers » puis « FTDI USB Drivers ». Une fois le pilote installé, retournez dans le logiciel Arduino pour choisir le port série. Normalement, il faut choisir le plus grand numéro (p.ex. COM5). 2. Saisir le programme et vérifier le code On suppose ici qu'un programme correctement écrit se trouve dans la fenêtre éditeur. Pour votre première programmation de la carte, allez dans le menu «Fichier > Exemples > 02.Digital > BlinkWithoutDelay »: un programme s'ouvre avec du code dans la fenêtre éditeur. Appuyez alors sur le bouton « Vérifier » de la barre d'outils pour lancer la vérification du code. Si tout va bien, aucun message d'erreur ne doit apparaître dans la console et la zone de message doit afficher « Done Compiling » attestant que la vérification s'est bien déroulée. 3. Transférer le programme sur la carte Cliquez sur le bouton « Téléverser » dans la barre d'outils, ou bien sélectionnez le menu « Fichier > Téléverser ». La carte Diduino va alors automatiquement se réinitialiser et démarrer le transfert. Si elle ne se réinitialise pas toute seule, pressez le bouton Reset sur la carte Diduino. 4. Voir le résultat Sur la carte Diduino, une Led est câblée sur la pin 13. Le programme que vous venez d'envoyer va la faire clignoter avec un délai d'une seconde. A.3. Le langage Arduino / C Pour commencer, nous ne verrons que les instructions indispensables. D'autres instructions apparaîtront peut-être dans les programmes et seront commentées. Cette mini-référence a été adaptée de celle du site www.hb9afo.ch/arduino Didier Müller A-5 avril 2013 Robotique A.3.1. setup() La fonction setup() est appelée au démarrage du programme. Cette fonction est utilisée pour initialiser les variables, le sens des pins, etc.. La fonction setup() n'est exécutée qu'une seule fois, après chaque mise sous tension ou reset (réinitialisation) de la carte Arduino. La fonction setup(), même vide, est obligatoire dans tout programme Arduino. Exemple int buttonPin = 3; // déclaration d'une variable globale void setup() // fonction setup - début de l'exécution du programme { Serial.begin(9600); pinMode(buttonPin, INPUT); } void loop() // fonction loop - est exécutée en boucle // une fois que la fonction setup a été exécutée { // ... } A.3.2. loop() Après avoir créé une fonction setup(), uploads/Geographie/ robotique-a-1-arduino-diduino.pdf