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Extrait - Arduino Apprivoisez l'électronique et le codage (3e édition)
Extraits du livre
Arduino Apprivoisez l'électronique et le codage (3e édition)
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Description technique

Introduction

Entre les clones et les nombreuses cartes officielles, il existe plusieurs dizaines de modèles. Mais la carte de référence reste l’Arduino Uno.

C’est vraiment la carte standard. Si on ne précise pas de quelle carte il s’agit, c’est forcément l’Arduino Uno. D’ailleurs, les autres cartes se définissent souvent par rapport à elle : 100 % compatibles, plus grandes ou plus petites, plus ou moins puissantes, plus ou moins de connecteurs, de mémoire...

Nous allons donc souvent nous baser sur l’Arduino Uno pour étudier les caractéristiques générales et les composants communs à tous les modèles. Si vous possédez une autre carte, ce n’est pas grave, puisque le principe reste identique. Cependant, les caractéristiques peuvent parfois être légèrement différentes, cf. chapitre Autres cartes Arduino.

Le circuit imprimé

Il relie les différents composants et assure la rigidité de l’ensemble. Au dos du circuit, une sérigraphie permet de savoir si vous possédez un clone ou un véritable Arduino.

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Un clone, un ancien et un nouveau modèle d’Arduino

Le microcontrôleur

Le microcontrôleur de l’Arduino Uno est un ATmega328P. C’est le cœur, ou plutôt le cerveau de la carte, c’est le seul composant indispensable. On pourrait presque dire qu’il est l’Arduino à lui tout seul. Les autres éléments de la carte sont simplement là pour l’alimenter en électricité ou l’aider à communiquer avec l’extérieur. Il est tout à fait possible de fabriquer un clone ultra simplifié de l’Arduino avec juste le microcontrôleur, cf. chapitre Autres cartes Arduino - Fabriquez votre Arduino .

C’est lui qui effectue le traitement des données, mais il contient également la mémoire. Elle est de trois types :

  • L’EEPROM (Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory ou mémoire morte) : elle permet de stocker (même après extinction) des données qui ne changent pas trop souvent, car elle est lente et ne peut être réécrite que 100 000 fois. Sa taille est de seulement 1 ko.

  • La mémoire flash : elle permet aussi de conserver les données après l’arrêt de l’Arduino, mais elle est plus rapide et accepte plus de cycles de réécriture que l’EEPROM (environ 1 000 000 de fois). C’est elle qui sert à enregistrer vos programmes...

Les entrées et les sorties

L’Arduino est conçu pour communiquer avec son environnement. Pour cela, il possède deux rangées de connecteurs Dupont femelles. La carte sert d’interface, les broches sont reliées directement au microcontrôleur. Mais leur emplacement est normalisé. Cela permet à tous les modèles d’utiliser les mêmes cartes d’extension.

L’Arduino Uno dispose de quatorze entrées ou sorties numériques ainsi que six entrées analogiques, qui peuvent au besoin se transformer en bornes numériques.

Cependant, un connecteur ne peut pas être en même temps une entrée et une sortie. Il faut indiquer sa fonction dans le programme avant de pouvoir l’utiliser.

Les entrées peuvent recevoir entre 0 et 5 V. Les entrées numériques ne reconnaissent que deux situations, soit elles détectent une tension (entre 3 et 5 V), c’est la valeur haut (HIGH ou 1), soit elles n’en détectent pas (entre 0 et 1,5 V), c’est la valeur bas (LOW ou 0). Entre 1,5 et 3 V, il n’est pas possible de savoir avec certitude quelle valeur sera relevée par l’entrée numérique (0 ou 1). Les entrées analogiques sont beaucoup plus précises, elles peuvent prendre 1024 valeurs de 0 à 1023 en fonction de la tension qu’elles mesurent. Par exemple, lorsqu’une...

Le contrôleur USB

Il assure la communication avec l’ordinateur (pour programmer l’Arduino), en convertissant le signal série en USB. Il permet aussi, dans les limites de la prise USB (500 mA maximum), d’alimenter l’Arduino. C’est largement suffisant pour alimenter quelques LED, mais si le montage est plus gourmand, il faudra prévoir une autre alimentation.

L’alimentation électrique

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Différentes solutions pour alimenter l’Arduino

L’Arduino n’est pas très difficile, il accepte de nombreuses sources d’alimentation. Non seulement il peut être alimenté par l’ordinateur (sur la prise USB), mais il possède également un connecteur jack acceptant sans problème une tension continue comprise entre 7 et 12 V (même si elle n’est pas parfaitement régulée). Vous pouvez donc choisir parmi des alimentations aussi diverses qu’un transformateur de récupération, une pile de 9 V, une batterie rechargeable ou un ensemble de piles de 1,5 V. Vérifiez cependant la polarité de l’alimentation électrique avant de la brancher pour la première fois à l’Arduino. Sur la prise jack, le (+) est à l’intérieur et le (-) à l’extérieur. 

L’Arduino peut aussi être alimenté en reliant une source électrique directement aux connecteurs réservés à l’alimentation. Les trois broches GND sont reliées à la masse. Choisissez-en une et branchez-y la borne moins (-). Si la tension de l’alimentation est comprise entre 7 et 12 V (même si elle n’est pas parfaitement stable), connectez la borne (+) à la broche Vin. Mais si vous possédez une alimentation parfaitement...