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Présentation
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RÉSUMÉ
Les plateformes bas-coût sont populaires pour la formation en électronique et informatique sur des applications utilisant capteurs et actionneurs. Ils permettent aux hobbyists de prototyper des applications dans de nombreux domaines comme la domotique, la robotique, l’audio, la vidéo, etc. Arduino et Raspberry sont les exemples type de ces plateformes, qui ont conduit à des communautés larges d’utilisateur avec forums, tutoriels, projets, logiciels disponibles, etc. Les caractéristiques matérielles et logicielles sont présentées, ainsi que des exemples de projets.
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Daniel ETIEMBLE : Ingénieur de l’INSA de Lyon - Professeur émérite à l’université Paris Saclay
INTRODUCTION
Les plateformes de développement faible coût, dont les plus populaires sont Arduino et Raspberry, ont un rôle essentiel pour la formation en électronique et informatique et pour le prototypage de petits systèmes embarqués, par exemple en robotique, domotique, audio, vidéo, etc. C’est ce qui a conduit à la création de larges communautés d’utilisateurs (enseignants et amateurs) avec des forums, tutoriels, projets, logiciels en ligne.
Dans cet article, les caractéristiques de base sont d’abord présentées : le prix, le processeur et l’environnement logiciel. Les caractéristiques liées aux applications sont ensuite abordées : à un exemple simple pour la formation en électronique succède la présentation des différents capteurs et actionneurs qui seront contrôlés par le microcontrôleur ou processeur de la plateforme. Les différentes interfaces nécessaires pour les applications existent sous forme de modules (cartes) indépendants ou sont intégrées dans les plateformes qui sont de véritables nano-ordinateurs : WiFi et Bluetooth, interfaces graphiques et audio, Ethernet, etc. Après cette présentation générale, nous examinerons plus en détail les offres d’Arduino et de Raspberry Pi, qui sont les exemples les plus significatifs de telles plateformes.
Les spécificités de la programmation Arduino et Raspberry sont abordées, avec de petits exemples de programme. Deux exemples de projets de contrôle de robots sont présentés. L’article se termine par les éléments marquants des plateformes Arduino et Raspberry : résumé des caractéristiques, communautés, volumes de ventes.
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MOTS-CLÉS
prototypage Plateformes de développement bas-coût Formation en électronique et informatique Arduino Raspberry
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Programmation Arduino et Raspberry
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3. Caractéristiques liées aux applications
Les types d’applications visées, et donc les interfaces matérielles et logicielles nécessaires sont ce qui va distinguer les différentes plateformes. Nous passons maintenant en revue les différents types d’applications et ce qu’elles impliquent en termes de matériel.
3.1 Formation en électronique
Nous présentons ici un exemple élémentaire dans le cadre de la formation en électronique. Il est extrait d’un tutoriel de Raspberry. Ce dispositif comprend un microcontrôleur Raspberry et un kit d’électronique avec une LED et une résistance (figure 3). Le but est d’allumer ou d’éteindre la LED. La connexion entre le Raspberry et le kit utilise les ports GPIO du microcontrôleur. Un programme est écrit pour contrôler la LED.
Les interfaces GPIO peuvent être utilisées de différentes manières : soit comme un groupe de broches utilisées en entrée ou en sortie, soit comme des broches individuelles en entrée ou sortie avec différents voltages et différentes valeurs de sortie.
Les états des broches GPIO sont accessibles au programmeur via des E/S mappées en mémoire ou via des ports d’E/S dédiés.
HAUT DE PAGE3.2 Contrôle capteurs – actionneurs
Un grand nombre d’applications correspond au schéma de la figure 4, dans laquelle la partie commande est réalisée par un microcontrôleur plus ou moins performant.
Plutôt que de détailler un à un les différents capteurs et les différents actionneurs, on peut noter que des sociétés fournissent des kits de capteurs-actionneurs dont les éléments sont connectables aux prototypes Arduino ou Raspberry.
Par exemple, la société Elegoo fournit un kit de 37 capteurs-actionneurs dont une partie est listée ci-dessous. La société AZDelivery fournit également un kit de 35 capteurs-actionneurs :
-
buzzer actif. Ce buzzer intègre un oscillateur. Il suffit de lui appliquer une tension continue pour qu’il émette un son ;
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buzzer passif. Ce buzzer ne contient que le vibreur piezo électrique. Il faut lui envoyer un signal de la fréquence souhaitée pour qu’il émette un son ;
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capteur...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BARTMANN (E.) - Le grand livre d’Arduino, - Eyrolles (2018).
-
(2) - NUSSEY (J.) - Arduino pour les Nuls, - 3e édition. First interactive (2022).
-
(3) - SPAHIC (B.) - Arduino pour débutants : créer son propre projet électronique en 7 jours. - Édition indépendant (2022).
-
(4) - ENGLER (O.) - Programmer en s’amusant avec Arduino pour les Nuls, - First interactive (2021).
-
(5) - MARGOLIS (M.) - La boîte à outils Arduino, - 2e édition, Dunod (2019).
-
(6) - MOCQ (F.) - Raspberry Pi 4 – Exploitez tout le potentiel de votre nano-ordinateur, - La Fabrique (2021).
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ANNEXES
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