Arduino : tout ce qu’il faut savoir !

Apprendre l’électronique tout en s’amusant c’est possible avec Arduino. Il s’agit d’un matériel équipé d’un logiciel pour l’apprentissage de l’électronique mais permettant aussi de se former à la programmation informatique. Qu’est-ce que Arduino et que devons-nous savoir d’autres sur cet objet ? Trouvez des informations importantes sur Arduino dans ce qui suit.

Qu’est-ce que Arduino ?

Quand on parle d’Arduino, on parle de cartes électroniques programmables munies de de processeur et de mémoire. Il est possible de connecter différents éléments sur ces cartes notamment des contacts électriques, des relais, des afficheurs, une caméra ou des capteurs d’humidité … Une carte Arduino joue, en fait, le rôle de « cerveau » capable mettre en place un montage électronique, de  manière à ce qu’il devienne intelligent. Elle peut aussi animer des appareils mécaniques. Quand on parle de cette carte, on entend souvent microprocesseur ou d’autres termes informatiques comme ATMega 168 ou ARM Cortex-M3. Ces mots font tous référence au processeur qui accompagne l’Arduino. N’oublions pas de préciser que l’Arduino est en source libre ou open-source: ce qui vous permet de procéder au téléchargement du schéma initial afin de fabriquer des objets électroniques interactifs, et ce, sans être tenu de  payer des droits d’auteur. A savoir également : certains composants de cartes ne sont pas proposés en licence libre : le cas du microcontrôleur, souvent programmé pour accomplir différentes tâches. Vous pouvez utiliser Arduino pour le connecter à un ordinateur afin de pouvoir communiquer avec ses logiciels.

Le logiciel Arduino : IDE

Il existe un logiciel développé par les créateurs d’Arduino afin de pouvoir programmer les cartes Arduino de manière simple et complète. Ce logiciel est appelé IDE ou Integrated Development Environnement. En Français, on dit EDI ou Environnement de Développement. Ce logiciel compte un éditeur et d’autres outils indispensables pour la programmation sur sa fenêtre graphique. Cela vous offre la possibilité de réaliser différentes actions dont la saisie, l’enregistrement, la compilation ou la vérification de votre programme sur la carte. Il y a aujourd’hui plusieurs versions d’IDE Arduino mais leur aspect est généralement le même.

L’IDE est un cross-Platform : il fonctionne sur différents systèmes d’exploitation dont Windows, Linux ou encore Macintosh OSX. Ce qui le rend différent des autres systèmes de microcontrôleurs qui fonctionnent seulement sous Windows. Ce qui est bien avec le logiciel Arduino c’est que les débutants peuvent l’utiliser puisqu’il est très facile d’utilisation. Il utilise, en effet, une version particulièrement simplifiée du C++ : langage de programmation nommé Wiring. Vous n’avez donc pas besoin d’avoir des connaissances développées pour l’utiliser. A noter que ce langage de programmation rend possible l’écriture des scripts (Sketches) des tâches par le microcontrôleur. En utilisant le logiciel, vous  maîtriserez progressivement la programmation et l’électronique.

Les différents types de cartes Arduino

Depuis la création d’Arduino, on a pu enregistrer différents modèles de cartes. La première carte fut baptisée Diecimila, elle date de 2007. Ensuite, la Due est sortie quelques années plus tard, en 2012. Il s’agit du premier modèle utilisant le processeur ARM Cortex-M3 32 bits. Cette carte est bien différente des autres tant au niveau de la puissance de traitement qu’au niveau de la configuration du brochage de la carte. On retrouve d’autres modèles comme Lilypad (2007) ou Nano (2008). A noter que chaque carte est différente suivant son année de sortie et son microcontrôleur. Voici en quelques lignes les différentes cartes Arduino avec leurs années de sorties et leur microcontrôleur respectif :

• Les cartes sorties en 2007 : Diecimila (ATmega 168 V) et Lilypad (ATmega168V/ATmega328V)
• Les cartes sorties en 2008 : Nano (ATmega328/ATmega168), Mini (ATmega168), Mini Pro (ATmega328), Duemilanove (ATmega168/ ATmega328).
• Les cartes sorties en 2009 : Mega (ATmega1280)
• Les cartes sorties en 2010 : Fio (ATmega328P), Mega 2560 (ATmega2560), Uno (ATmega328P)
• Les cartes sorties en 2011 : Ethernet (ATmega328), Mega ADK (ATmega2560)
• Les cartes sorties en 2012 : Leonardo (ATmega32U4), Esplora (ATmega32U4), Micro (ATmega32U4)
• Les cartes sorties en 2013 : Yun (ATmega32U4 +Linino)

Deux microcontrôleurs indiqués signifient tout simplement qu’il y a eu deux versions dont une avec le microcontrôleur ancien et la seconde avec le modèle récent. A noter qu’il y a similarité entre ATmega168 et ATmega328. Si vous recherche une plus grande mémoire interne, privilégie néanmoins le microcontrôleur ATmega328.Choisissez plutôt ATmega32U4 si vous avez besoin d’un composant d’interface série USB.

Pourquoi utiliser Arduino ?

Arduino est facilement accessible, voilà pourquoi beaucoup de gens passionnés d’électronique ou de programmation informatique l’utilisent aujourd’hui. Il ne demande pas pour autant des connaissances approfondies en électronique. De plus, on retrouve sur le Web différents tutoriels facilitant son utilisation. Son langage de programmation est d’ailleurs simple, c’est pour cette raison qu’il  été créé initialement pour aider les étudiants dans l’apprentissage de conception de matériel et de programmation. En plus de sa grande facilité d’utilisation, Arduino est aussi une solution moins chère. Le coût d’un module est d’environ 30 euros alors que le logiciel de création est aussi offert. Il faut préciser que le nombre de connecteurs disponibles est aussi déterminant pour une carte Arduino. En effet, ils assurent, entre autres, le câblage de celle-ci avec les autres composants comme les boutons ou les capteurs. Cela garantit l’interaction entre tous les composants de la carte notamment la lecture ou l’écriture. Si vous voulez créez des matériels interactifs, Arduino est l’outil dont vous avez besoin : facile d’utilisation et accessible, qui plus est moins cher. Vous aurez la possibilité de réaliser différents projets d’automatisation avec cet outil sans vous ruiner. Cette carte a d’ailleurs plusieurs fonctionnalités particulièrement indispensables.

Que faire avec Arduino ?

Avec Arduino, vous pouvez réaliser différents projets dont voici quelques-uns :

• Contrôler une lumière LED à distance  ou la faire clignoter : il s’agit d’un projet simple que tout débutant peut réaliser. Pour faire clignoter une LED, il vous faut une LED, une résistance (330 Ohms), plaque de prototypage (pour la conception de circuits électroniques sans recourir à la soudure) et une carte Arduino. Contrôler la lumière LED à distance vous aidera sinon à vous initier aux bases du codage.
• Produire du son : il suffit d’une carte Arduino, un haut-parleur et deux fils pour les connecter et vous allez produire le son que vous aimez. Tout cela est possible en créant le code adapté pour la production du son : branchement du haut-parleur à la carte Arduino, avec une broche adaptée.
• Fabriquer un régulateur d’humidité et de température : cela permet de profiter d’une meilleure aération chez Pour ce faire, il vous faut un aérateur électrique simple et une carte Arduino. L’objectif est tout simplement de pouvoir transformer l’aérateur e régulateur d’humidité et de température grâce à la carte Arduino. Il vous également d’autres composants dont l’alimentation de la carte, un capteur d’humidité et de température, un circuit imprimé, un relais doté d’un ou deux canaux, des câbles pour connecter tous les éléments entre eux.
• Fabriquer un système d’alarme : un projet très simple que l’on propose souvent dans les cours d’Arduino, en classe ou à distance. Vous aurez besoin de kits de démarrage Arduino et des éléments supplémentaires.
• Surveiller une boîte aux lettres : éviter les allers-retours pour vérifier si vous avez reçu ou non des colis en fabriquant un système pour surveiller votre boîte aux lettres avec une carte Arduino. Le projet consiste à domotiser votre boîte aux lettre qui peut se trouver un peu plus loin de dans la cours. Ainsi, vous allez obtenir une boîte aux lettres intelligente. Parmi le matériel nécessaire pour ce projet, on retrouve les détecteurs d’ouverture de porte, un récepteur d’ondes (MHZ), une plaquette, une alimentation, un câble USB, des batteries pour l’alimentation des émetteurs, etc. Vous aurez aussi besoin d’autres câbles et bien sûr d’une carte Arduino.
• Découvrez les 50 meilleurs projets arduino

Comment programmer Arduino ?

Pour programmer Arduino, assurez-vous d’abord de disposer de tous les composants nécessaires. Trois étapes essentielles sont nécessaires  pour mettre en œuvre une carte Arduino :

1. Ecriture du programme : le langage utilisé est le langage Arduino qui est bien proche du langage C et C++.
2. Compilation du programme : cette étape consiste à transformer le langage humain en langage compris par la machine. La syntaxe du code sera d’ailleurs contrôlée par l’ordinateur. Il faut noter que le langage machine se compose d’une succession de chiffre de 0 et 1.
3. Téléversation du programme : consiste à mettre le programme en marche en le transférant sur la carte Arduino.

En ce qui concerne la compilation, c’est une étape vraiment importante dans la mesure où elle permet au langage d’être bien vérifié. C’est comme si vous utilisez un logiciel de traitement de texte et que les erreurs soient bien contrôlées. En cas d’erreur, la téléversation (troisième étape) sur la carte ne pourra avoir lieu. Il convient cependant de préciser que si le langage ne veut rien dire, la compilation du programme aura lieu mais le programme ne pourra pas réaliser le projet souhaité. C’est tout à fait logique ! Par contre si aucune erreur n’est détectée et que le langage est bien compréhensible, la compilation sera une réussite. En cas de problème, il ne faut pas hésiter à vérifier s’il y a aucune perturbation matérielle car cela peut aboutir sur un programme inopérant, et ce, même si vous avez réalisé un excellent montage une programmation correcte. C’est le cas par exemple lorsqu’un des composants ne fonctionne pas correctement. Voici les deux fonctions que vous devriez connaitre et maitriser : Setup et Loop.

Quelles sont les différences entre Arduino et Raspberry Pi ?

De nos jours, les DIY ou Do It Yourself séduisent les passionnés d’électronique ou de bricolage. Ils sont surtout attirés par ceux qui sont formés par des outils et des logiciels facilement compréhensibles électroniquement. C’est pour cette raison que les projets Arduino et Raspberry Pi sont particulièrement populaires actuellement. On en trouve surtout dans des projets ludiques comme la conception de consoles de jeux vidéo, la robotique ou encore la fabrication de drones. Arduino et Raspberry Pi présentent de grandes similarités  notamment le fait qu’ils soient accessibles à moindres prix. Mais en quoi sont-ils différents ? Tout d’abord, Arduino a bien été créé avant la première version de Raspberry Pi. On dit qu’Arduino est vraiment un standard dans l’univers de l’informatique et la domotique. Il se démarque par sa constitution en logiciels libres et de composants matériels facilitant toute interaction entre eux. Tout est basé sur une carte d’entrée-sortie et un microcontrôleur Atmel. Raspberry Pi, quant à lui, est de type Ordinateur monocarte avec une architecture ARM alors que pour Arduino ce sont plutôt AVR et ARM. On relève aussi une différence au niveau de la connexion HDMI : il n’y en a pas pour Arduino alors que Raspberry Pi en a. Concernant le logiciel :

• Arduino : environnement de développement intégré basé sur Java
• Raspberry Pi : c’est optionnel, il utilise souvent des systèmes d’exploitation spécifiques comme Raspbian. 

Le processeur de Raspberry Pi est beaucoup plus performant, ce qui n’est pas le cas pour Arduino. Il dispose aussi de ses propres options de sortie RAM (plus vidéo). Il s’agit donc d’un micro-ordinateur qui peut fonctionner indépendamment. Contrairement au britannique, Arduino, l’italien ne peut qu’exécuter du code C compilé. Quoi qu’il en soit, pour vos projets de DYI, Arduino reste un excellent choix.

Les avantages et inconvénients d’Arduino

Cette partie peut vous aider à privilégier Arduino par rapport au micro-ordinateur Raspberry PI. Les deux plus grandes caractéristiques de ce microcontrôleur sont :

• Elle gagne sur Raspberry sur de nombreux points et les avis sur Internet vous le prouvent. Elle compte, par exemple,une interface avec de nombreuses bibliothèques prêtes à être utiliser et semble bien faciliter la programmation.
• Elle propose un processeur performant et des périphériques particulièrement intéressants.

Par ailleurs, Arduino est compatible avec différents systèmes d’exploitation dont Windows, Linux et MacOs. De nos jours, les composants d’Arduino connaissent une popularité exceptionnelle non seulement auprès des expérimentés mais aussi des débutants. Les écoles privilégient aussi ceux-ci grâce à leur facilité d’utilisation. Ils sont également utilisés dans les plus grandes universités et toute forme d’institut. Grâce à un code C beaucoup plus simple, ceux qui utilisent Arduino ont la possibilité de procéder à l’écriture du code classique. Ils ont aussi une autre option : se servir d’un environnement de développement alternatif à chaque fois qu’ils le veuillent. Pour les professionnels, il s’agit d’une bonne alternative à moindre coût leur permettant de gagner du temps. Les cartes Arduino sont vraiment simples et facilitent tout contrôle sur le matériel.

Toutefois, on cite des inconvénients d’Arduino dont il faudra prendre en compte :

• Le nombre élevé de bibliothèques peut supprimer le besoin de programmation de manière significative. Cela limite bien évidemment le champ d’action que vous pouvez réaliser.
• La mise à niveau avec unShield peut coûter plus cher

Comment bien choisir sa carte Arduino ?

La carte Arduino est vraiment la base  pour bien programmer un microcontrôleur avec une forme de circuit intégré. Comme on a pu voir plus haut, il existe plusieurs versions de cette carte et ce n’est pas toujours facile de faire le bon choix. Pour bien choisir la carte Arduino répondant à vos besoins et adapté à votre projet, il faut tenir compte de votre niveau car certaines cartes peuvent ne pas vous convenir.

Si vous êtes débutant, optez pour ArduinoUno Rev 3 : elle existe en plusieurs versions dont l’Arduino SMD avec des composants installés en surface et l’Arduino Ethernet avec un port Ethernet. Ce dernier peut vous aider à établir une communication via un réseau filaire. Par ailleurs, ArduinoUno Rev 3  est faite pour vous si vous êtes débutant et que vous voulez réaliser un projet sur les robots mobiles indépendants en plus d’être connectés. Elle est aussi adaptée pour la domotique à condition  qu’elle concerne une seule pièce.

Si vous vous trouvez dans la catégorie intermédiaire, voire même débutant, privilégiez Arduino Leonardo. Il est adapté à des projets plus difficiles. Cette version est sortie après la Uno, elle est dotée d’un nouveau genre de processeur et bénéficie d’une ergonomie qui a fait l’objet d’une révision. Elle compte 12 analogiques et 20 numériques comme son prédécesseur Uno. Cette carte est adaptée si vous commencez tout juste à vous initier à la domotique. Ainsi, elle semble adaptée pour gérer l’éclairage de votre domicile ou les volets (fermeture et ouverture).

Si vous vous trouvez dans la catégorie intermédiaire ou expert, préférez la Mega, elle est populaire et la plus vendue de toutes actuellement, derrière la Uno. Les deux sont d’ailleurs différentes sur le nombre de ports mais le fonctionnement est assez identique (16 analogiques et 54 numériques pour la Mega). Cette carte est adaptée pour des montages plus complexes. Elle compte différentes versions dont la « classique » et l’ADK.

Les véritables experts, eux, sont invités à choisir l’Arduino Due. Celle-ci enregistre le même nombre de port que la Mega et elle est beaucoup plus puissante. Cette version fonctionne d’ailleurs en 3.3 V et non 5V. A utiliser si vous vous lancez dans des projets de conception d’intelligence artificielle relatifs à des robots mobiles. C’est la carte idéale si vous avez besoin d’algorithmes lourds.