Si vous êtes comme nous, bricoler en électronique est quelque chose que vous aimeriez faire, du moins en théorie. Peut-être aimez-vous disséquer les gadgets cassés, mais ne faites jamais rien avec les morceaux que vous trouvez, si ce n’est les mettre de côté pour les jours de pluie (un tiroir rempli de pièces de micro-ondes ? oui !). Mais qui a le temps d’apprendre un sujet aussi complexe ?
Arduino est la réponse à tout cela : une carte de microcontrôleur à code source ouvert qui constitue un moyen amusant et facile de commencer à apprendre l’électronique. Et vous pouvez commencer pour moins de 5 $ de matériel.
Qu’est-ce qu’Arduino ?
Arduino, c’est beaucoup de choses : c’est une marque, un matériel, un langage de programmation et tout un écosystème de produits. Mais d’une manière générale, lorsque nous parlons d’Arduino, nous faisons référence à une plateforme de prototypage électronique à code source ouvert. Mais qu’est-ce que cela signifie réellement ?
En termes simples, un Arduino est un petit ordinateur que vous pouvez programmer pour faire des choses. Il peut obtenir des données du monde en connectant des capteurs comme entrées, traiter ces informations d’une manière ou d’une autre, puis fournir des sorties sous la forme de moteurs, de LED ou de buzzers.
L’Arduino Uno
La carte de microcontrôleur Arduino la plus populaire est le modèle Uno. Cela s’explique en partie par le fait qu’il s’agit de l’un des premiers modèles, et qu’il a donc été largement adopté avant que d’autres modèles ne soient créés.
L’Arduino Uno est techniquement défini par sa forme et l’emplacement des broches d’entrée et de sortie. Tout ce qui se trouve entre ces deux éléments peut changer, c’est pourquoi vous trouverez de nombreuses versions de l’Arduino Uno, mais elles font toutes la même chose et exécutent le même code.
Le cerveau du modèle Uno est une puce logique ATmega328P ou 168. C’est elle qui stocke et exécute votre code.
Sur le dessus du circuit (c’est-à-dire avec le connecteur USB à votre gauche), vous trouverez 14 prises d’entrée/sortie numériques. Dans votre code, vous indiquez à l’Arduino si une broche particulière doit être utilisée comme entrée ou comme sortie ; elles peuvent être l’une ou l’autre, mais pas en même temps. Comme elles sont numériques, elles peuvent lire ou émettre un signal de zéro ou de un (également appelé « low » ou « high »). Comme l’Arduino fonctionne à 5 volts, un signal bas correspond à 0V, tandis qu’un signal haut correspond à 5V. Il n’y a pas d’entre-deux.
En bas à droite, vous trouverez cinq broches d’entrée analogique. Contrairement aux broches E/S numériques, ces broches sont uniquement des entrées et peuvent fonctionner avec des capteurs ayant une tension variable de 0 à 5 V. Elles transforment cette tension variable en un nombre compris entre 1 et 1024. Elles transforment cette tension variable en un nombre compris entre 1 et 1024. Un exemple de capteur analogique est une résistance dépendant de la lumière (LDR), qui fait varier la quantité de tension autorisée à passer en fonction du niveau de lumière actuel. Vous devez vérifier si votre capteur est analogique ou numérique avant de le connecter.
En bas à gauche se trouve un ensemble de broches d’alimentation. La plupart du temps, vous n’utiliserez que les broches +5V et GND (masse ou 0V) pour alimenter les capteurs et les petits périphériques de sortie. Si vous connectez des moteurs plus puissants ou une chaîne de LEDs, il est essentiel de les alimenter de manière externe et de ne pas essayer de tirer toute l’énergie de votre Arduino.
Dans le meilleur des cas, vous risquez de griller l’Arduino, qui est peu coûteux à remplacer. Au pire, s’il est connecté en USB, vous risquez d’endommager le port USB de votre ordinateur.
L’écosystème Arduino Uno
Nous avons mentionné que c’était en partie la forme de la carte et les broches qui définissaient un Arduino Uno. Mais pourquoi est-ce si important ? Tout d’abord, il y a le concept de « shields ». Il s’agit d’améliorations que vous pouvez superposer à l’Arduino pour ajouter des fonctionnalités. Il peut s’agir d’un circuit imprimé que vous avez conçu vous-même ou que vous avez acheté, comme un écran LCD.
Ensuite, comme Uno est une forme standard, vous trouverez une vaste gamme de boîtiers, à la fois prêts à l’emploi et imprimables en 3D, à télécharger et à imprimer chez vous, ou même à modifier vous-même.
C’est du matériel Open-Source
Vous connaissez peut-être les logiciels libres. C’est facile à comprendre : tout le monde peut consulter et corriger le code, voire créer sa propre version. Il en va de même pour le matériel Arduino. Cela signifie que n’importe qui peut copier l’Arduino, le modifier, y apposer son propre logo et le vendre. Cela n’a rien d’illégal. En fait, Arduino lui-même est construit sur la base d’autres projets open-source. Par exemple, le logiciel de développement Arduino est basé sur Wiring, qui est lui-même basé sur le langage Processing !
La seule règle est que vous ne pouvez pas l’appeler « Arduino », car il s’agit d’une marque déposée. Vous pouvez cependant affirmer qu’il est « compatible Arduino ».
Mais si le matériel est le même, pourquoi acheter un « faux » Arduino ? Alors qu’une carte officielle peut se vendre à plus de 20 dollars, vous trouverez des clones offrant exactement les mêmes fonctionnalités pour moins de 5 dollars. Vous pouvez même acheter tous les composants individuellement et fabriquer votre propre carte à partir de zéro.
Mais vous ne devriez le faire que si vous voulez en savoir plus sur ce que contient exactement un circuit imprimé Arduino, et non pas parce que vous voulez économiser de l’argent. Ce n’est pas moins cher, et le résultat final n’est pas aussi élégant.
Certains fabricants créent des cartes compatibles avec Arduino qui sont exactement les mêmes, mais juste moins chères. Certains ajoutent plus de fonctionnalités que les cartes originales. Elles peuvent avoir une forme unique conçue pour une application particulière, ajouter quelques connecteurs supplémentaires, avoir un écran matriciel à LED intégré ou ajouter le Wi-Fi.
Par exemple, le Lilypad est une carte de développement compatible Arduino conçue pour les projets portables et les fils conducteurs.
L’une de nos cartes compatibles Arduino préférées est le NodeMCU, illustré ci-dessous. Nous l’aimons tellement que nous l’avons appelé le tueur d’Arduino. Elle est minuscule, intègre le Wi-Fi et peut être achetée pour seulement 3 $. Elle est parfaite pour les projets compacts d’internet des objets et de domotique.
La gamme de cartes de développement Teensy, quant à elle, offre une puissance de traitement bien supérieure à celle des cartes Arduino, tout en étant très compacte, ce qui la rend idéale pour les petits projets qui reposent sur une puissance de traitement élevée.
Qu’y a-t-il de si spécial dans Arduino ?
Au cœur de l’Arduino se trouve un contrôleur logique programmable. Ce concept n’est pas nouveau et existait depuis des décennies avant l’arrivée de l’Arduino. Pour plus de détails, consultez notre guide sur les contrôleurs logiques programmables.
Mais le monde des automates programmables est quelque peu obscur. Arduino a simplifié les choses. Il combine un matériel facile à utiliser, rappelant les kits électroniques de notre enfance, et un environnement de programmation de haut niveau accessible, ce qui signifie que vous n’avez pas besoin d’apprendre l’art obscur du code machine.
Arduino a rapidement attiré une communauté d’utilisateurs du monde entier qui ont écrit des tutoriels, partagé du code et diffusé leurs connaissances. Les prototypes électroniques complexes n’étaient plus l’apanage des diplômés en génie électrique.
Arduino a rendu accessibles à tous les projets matériels faisant appel à des composants électroniques programmables complexes, de sorte que les artistes et les créatifs peuvent se concentrer sur la concrétisation de leurs idées. C’est l’outil de bricolage par excellence, une révolution pour tous les concepteurs de matériel.
Faut-il acheter un kit de démarrage Arduino ?
Nous avons mentionné que vous pouvez acheter une carte clone Arduino Uno de base pour seulement 5 $, mais il n’y a pas grand-chose que vous puissiez faire avec l’Arduino en lui-même. Bien sûr, il dispose d’une LED intégrée, qui peut fournir des minutes de divertissement en la faisant clignoter de différentes manières. Mais pour réaliser des projets vraiment amusants, vous aurez besoin de quelques éléments supplémentaires, comme des capteurs, des moteurs et des LED multicolores. Vous aurez également besoin de câbles de connexion pour relier ces éléments, et peut-être même d’une carte d’assemblage pour les placer sur la carte ; voir notre guide sur ce qu’est une carte d’assemblage et comment elle fonctionne.
C’est là qu’intervient le kit de démarrage Arduino. Mais lequel acheter ? Notre favori actuel est le Grove Beginner Kit (voir notre test), qui coûte moins de 50 $.
Il s’agit d’une carte intelligente tout-en-un avec des capteurs précâblés, des LED, un buzzer et même un écran OLED. La carte du milieu est compatible avec Arduino, mais comprend 12 connecteurs Grove. Le système Grove permet de connecter facilement des composants à l’aide d’un seul câble, sans avoir besoin d’utiliser une planche à pain ou de nombreux câbles de liaison désordonnés.
Ce qui est vraiment remarquable avec le Grove Beginner Kit, c’est qu’une fois que vous souhaitez abandonner la conception de la carte tout-en-un et commencer à prototyper des dispositifs réels, vous pouvez vous débarrasser de la carte entière et de ses composants, en passant aux câbles du système Grove (ou aux câbles de liaison dans les trous de broches standard) à la place. C’est un système très flexible pour démarrer votre expérience de programmation Arduino.
Quel est le langage d’Arduino ?
Le langage Arduino est une extension de C/C++. Cela signifie qu’Arduino a ajouté un ensemble de fonctions et de caractéristiques au langage C++ standard, tout en respectant les mêmes règles et conventions de base.
Il n’est pas nécessaire de connaître le langage C ou C++ pour programmer avec Arduino. Un peu d’expérience dans n’importe quel autre type de programmation peut aider, mais ce n’est pas essentiel non plus. Vous pouvez commencer par charger des programmes d’exemple simples et essayer de les modifier. Passez ensuite à l’échange de capteurs ou d’autres sorties. Enfin, essayez de lire et de modifier des programmes plus complexes, et bientôt vous monterez des projets originaux. Vous pouvez même demander à ChatGPT de déboguer ou d’expliquer le code.
Voici quelques concepts clés qui définissent la façon dont un programme Arduino est écrit :
- Vous devez avoir au moins un setup() et loop() fonction définie.
- setup() s’exécute une fois lorsque le dispositif Arduino est réinitialisé ou allumé pour la première fois. Vous pouvez utiliser cette fonction pour créer l’état initial des variables, indiquer à l’Arduino quelles broches matérielles doivent faire quoi, ou démarrer les bibliothèques dont vous avez besoin pour les différents capteurs.
- loop() s’exécute en continu. Lorsque tout le code de la fonction loop() a été exécuté, il revient au début de loop() et recommence ! C’est ici que se trouve le code de votre programme principal, par exemple pour vérifier la variable d’un capteur et agir en conséquence.
- Vous pouvez également définir vos propres fonctions d’aide pour encapsuler des blocs de code. Celles-ci peuvent accepter n’importe quel nombre de variables en entrée et renvoyer une variable en retour. Si aucune variable n’est renvoyée, la fonction est marquée comme nulle. C’est le cas avec void setup() et void loop().
- Vous pouvez importer d’autres bibliothèques Arduino pour ajouter des fonctionnalités à votre application ou pour vous aider à utiliser certains capteurs.
- Vous pouvez laisser des commentaires dans votre code en les faisant précéder d’une double barre oblique // (même à la fin d’une ligne de code existante) ; ou laisser un commentaire sur plusieurs lignes en le faisant précéder de /*et en le terminant par */
Obtenir la création !
Arduino a sans doute donné le coup d’envoi d’une révolution dans le domaine du matériel à code source ouvert, et son importance dans l’histoire de l’informatique ne peut être sous-estimée. Il est toujours aussi pertinent aujourd’hui.
Il est facile de commencer à utiliser Arduino, et il existe une vaste gamme de projets qui peuvent être créés avec lui, dont beaucoup conviennent aux débutants.