Mise en œuvre d’un microcontrôleur

L’Arduino dans la chaîne d’information

Arduino est un circuit imprimé en matériel libre (dont les plans de la carte elle-même sont publiés en licence libre, mais dont certains composants sur la carte, comme le microcontrôleur par exemple, ne sont pas en licence libre) sur lequel se trouve un microcontrôleur qui peut être programmé pour analyser et produire des signaux électriques, de manière à effectuer des tâches très diverses comme la domotique (le contrôle des appareils domestiques - éclairage, chauffage…), le pilotage d'un robot, etc.

La puce la plus courante qui équipe la carte Arduino est la ATMEGA328. Certains anciens modèles ont une puce ATMEGA168 qui est dotée d'un peu moins de mémoire. Les cartes Arduino Mega sont dotées d'une puce ATMEGA644 qui a plus de mémoire et plus d'entrées/sorties. Tous les processeurs de la famille ATMEGA se programment sensiblement de la même manière mais des différences peuvent apparaître pour des fonctions plus complexes. Pour plus de détails à ce sujet, référez-vous à la rubrique Matériel du site Arduino : https://www.arduino.cc/en/hardware.

Ce circuit assure l'alimentation de l'ensemble des composants et des sorties suivant deux modes différents :

• lorsque la carte est connectée à un ordinateur via USB, c'est le port USB de l'ordinateur qui fournit l'énergie (5 V) ;
• lorsqu'on branche une source d'énergie au connecteur de la carte (batterie, transformateur ou pile), le système peut fonctionner de manière autonome.

Ce circuit inclut un régulateur de tension à 5 V mais il doit être alimenté entre 6 et 15 V. On conseille en général de l'alimenter plutôt entre 7 et 12 V pour garder une marge en basse tension et éviter que le circuit ne chauffe trop (car le régulateur de tension disperse toute surtension en chaleur). Sur les premiers modèles de cartes Arduino, un petit sélecteur permettait de choisir le mode mais depuis le modèle « Duemilanove », le passage de l'un à l'autre mode est automatique. Il ne faut pas brancher sur le 5 V de la carte des composants qui consomment plus de 500 mA.

Tout d'abord, il faut savoir que le port USB de votre ordinateur délivre une quantité limitée de courant électrique. En général un port USB peut fournir au maximum 500 mA en 5 V. Si vous souhaitez réaliser un montage qui nécessite plus de courant, il s'agira de prévoir une alimentation externe suffisamment puissante pour répondre à votre besoin.

Ce chapitre présente le langage Arduino, son vocabulaire ainsi que la structuration d'un programme écrit en Arduino.

Un langage de programmation est un langage permettant à un être humain d'écrire un ensemble d'instructions (code source) qui seront directement converties en langage machine grâce à un compilateur (c'est la compilation). 

L'exécution d'un programme Arduino s'effectue de manière séquentielle, c'est-à-dire que les instructions sont exécutées les unes à la suite des autres. Voyons plus en détail la structure d'un programme écrit en Arduino.

Un programme Arduino comporte trois parties :

➊        La partie déclaration des variables (optionnelle) ;

➋        La partie initialisation et configuration des entrées/sorties : la fonction setup () ;

➌        La partie principale qui s'exécute en boucle : la fonction loop ().

Dans chaque partie d'un programme sont utilisées différentes instructions issues de la syntaxe du langage Arduino.

Lorsque du code est écrit dans l'interface de programmation, certains mots apparaissent en différentes couleurs qui clarifient le statut des différents éléments.

En orange, apparaissent les mots-clés reconnus par le langage Arduino comme des fonctions existantes. Lorsqu'on sélectionne un mot coloré en orange et qu'on effectue un clic avec le bouton droit de la souris, l'on a la possibilité de choisir « Find in reference » : cette commande ouvre directement la documentation de la fonction sélectionnée.

En bleu, apparaissent les mots-clés reconnus par le langage Arduino comme des constantes.

En gris, apparaissent les commentaires qui ne seront pas exécutés dans le programme. Il est utile de bien commenter son code pour s'y retrouver facilement ou pour le transmettre à d'autres personnes. 

L'on peut déclarer un commentaire de deux manières différentes :

• dans une ligne de code, tout ce qui se trouve après « // » sera un commentaire ;
• l'on peut encadrer des commentaires sur plusieurs lignes entre « /* » et « */ ».

Le code est structuré par une ponctuation stricte :

• toute ligne de code se termine par un point-virgule « ; » ;
• le contenu d'une fonction est délimité par des accolades « { » et « } » ;
• les paramètres d'une fonction sont contenus par des parenthèses « ( » et « ) ».

Une erreur fréquente consiste à oublier un de ces éléments.

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