Le module caméra

En mai 2013, le module caméra annoncé par la Fondation Raspberry Pi est disponible. Issu de la technologie utilisée dans les smartphones et adapté au Raspberry Pi, le module caméra présente des caractéristiques intéressantes pour un prix de 27 €.

En avril 2016, la Fondation a mis sur le marché une caméra bénéficiant de meilleures caractéristiques, pour un prix équivalent.

1. Caractéristiques du module Caméro V1.3

Le capteur

Le premier module caméra est équipé d’un capteur Omnivision OV5647. Il fournit des photos avec une résolution de 5 mégapixels (2592 x 1944 pixels) et des vidéos en 720p (1280 x 720 pixels) à 60 trames par seconde. Dans ce cas l’image est captée sur la totalité du capteur, les pixels étant regroupés par carrés de 2 x 2 pixels pour augmenter la sensibilité. Le capteur peut aussi délivrer de la vidéo en 1080p (1920 x 1080 pixels) à 30 images par seconde.

Chaque pixel a une dimension de 1,4 x 1,4 micron. Le capteur mesure environ 2,74 x 3,67 mm, soit près de dix fois moins qu’un format « normal » en photographie (24 x 36 mm). Le capteur est équipé d’un objectif de 3,6 mm de focale pour une ouverture f/3 environ. Ceci équivaut à un objectif de 35 mm (un grand angle) en photographie classique. L’objectif est fileté et réglé pour une netteté à l’infini. Il est ensuite collé. La distance de netteté couvre de 1 mètre à l’infini.

Le capteur comporte d’origine un certain nombre de fonctions automatiques :

Contrôle d’exposition
Balance des blancs
Filtre de bande
Détection de l’éclairage 50 Hz et du 60 Hz
Réglage du niveau de noir

Le capteur peut fournir l’image brute (mode RAW) pour un traitement ultérieur.

Le circuit caméra

La Fondation Raspberry Pi a utilisé le capteur OV5647 pour concevoir le module caméra du Raspberry Pi. Il a été interfacé sur le bus CSI (voir le chapitre Description technique).

Le module ne mesure que 25 x 20 x 10 mm. Il est relié au Raspberry...

Les cartes d’extension

Le GPIO ouvert du Raspberry Pi a provoqué le même engouement que l’Arduino en son temps. De nombreuses cartes d’extension ont vu le jour, généralistes ou très spécialisées. En voici quelques exemples avec leurs caractéristiques et les possibilités qu’elles offrent. Le choix n’a pas de visées commerciales, il représente un panel de cartes souvent nécessaires pour accompagner des réalisations à base de Raspberry Pi.

1. Les cartes HAT

a. Présentation

Avec le Raspberry Pi B+ la Fondation a introduit le concept de carte HAT (Hardware Attached on Top = matériel fixé dessus), inspiré de ce qui existe dans les écosystèmes d’Arduino avec les Shields et sur BeagleBone avec les Capes.

La carte HAT est munie d’une EEPROM qui est détectée au démarrage du système par le firmware. Les broches de GPIO 27 et 28 sont exclusivement réservées à l’accès à l’EEPROM via le bus I²C et ne doivent être utilisées ou connectées à quoi que ce soit d’autre. Cette interdiction vaut pour le Raspberry Pi 3 et pour le Raspberry Pi Zero.

b. Dimensions

Les dimensions des cartes HAT ont été définies en prenant pour base les trous de fixation prévus sur le Raspberry Pi B+ et tous ses successeurs. Elles sont parfaitement adaptées pour une utilisation avec le Raspberry Pi 3. Cette disposition en rectangle des trous autorise une fixation efficace et solide des cartes additionnelles.

Le format HAT prévoit des découpes pour le passage des câbles CSI pour la caméra et DSI pour un écran.

Les entretoises entre le Raspberry Pi et la carte HAT doivent mesurer 10 ou 12 mm en fonction du connecteur GPIO.

Une famille de cartes d’extension aux dimensions adaptées au Raspberry Pi Zero est en train de voir le jour. La différence de facteur de forme entre le Raspberry Pi Zero et le Raspberry Pi 3 fait qu’elles ne peuvent pas être au format Hat.

c. Fonctionnement

Les cartes HAT sont détectées lors du démarrage du Raspberry Pi B+. Elles comportent une EEPROM qui contient les informations suivantes :

Un UUID (Universal Unique Identifier = identifiant universel...

Utiliser des cartes spécifiques

L’utilisation du Raspberry Pi avec des composants externes implique souvent la mise en œuvre d’une plaque prototype (ou de prototypage) appelée également platine d’expérimentation ou breadboard (planche à pain).

1. Carte prototype

La carte prototype est un support d’expérimentation. Elle permet de tester des montages et de vérifier leur fonctionnement avant de réaliser une carte définitive.

Plaque réutilisable

Elle peut être réutilisable comme la breadboard. Dans ce cas la plaque comprend des rangées de trous reliés entre eux. Ces plaques existent en plusieurs dimensions. Plusieurs rails distribuent l’alimentation le long de la plaque. Les rangées de trous sont repérées par des chiffres afin de fournir des repères pour la réalisation d’un montage.

Sur la photo ci-dessus, des rectangles entourent les séries de trous. Dans les deux zones centrales, les contacts sont rassemblés par blocs de cinq.

Il n’y a pas de liaison entre deux blocs contigus, ni entre les deux parties de la zone centrale. Par contre de chaque côté de la carte, chaque bloc d’un rail d’alimentation est relié à ses voisins, sur une même ligne.

Plaque non réutilisable

Pour des projets utilisant des composants particuliers ou devant débiter des courants élevés, les contacts de la breadboard sont parfois trop fragiles. Il convient d’utiliser des plaques d’expérimentation à souder. Ces plaques sont souvent à usage unique. Les soudures répétées sur les pastilles finissent par les détériorer ou les décoller.

La plaque ci-dessus dispose d’un emplacement pour un connecteur compatible avec le GPIO du Raspberry Pi (à droite). On retrouve les rails d’alimentation 5V et 3,3V (en haut et en bas de la plaque). La masse GND est située à droite du bloc de pastilles et on dispose de deux colonnes de pastilles reliées ensemble au centre pour distribuer l’alimentation si nécessaire. Les rangées de six pastilles offrent une zone de câblage libre. Les signaux du GPIO sont disponibles sur deux rangées de pastilles identifiées par sérigraphie. Elles peuvent...

Les périphériques