La carte Arduino Uno

La carte Arduino Uno se présente ainsi :

Elle possède sur la gauche une entrée pour alimentation (en bas) ainsi qu'une connection USB pour être reliée par exemple à l'ordinateur, ou un autre périphérique (en haut).

Elle possède ensuite plusieurs connections, 12 en bas et 15 en haut.

Basiquement, la carte Arduino peut recevoir des signaux analogiques (prenant des valeurs comprises entre 0 et 1023) généralement fournis par des capteurs (capteurs de mouvements, potentiomètres, thermistances, ...), ainsi que des signaux digitaux (valeurs binaires, 0 ou 1, notées traditionnellement dans le code LOW et HIGH).

Elle peut également émettre des valeurs digitales (binaires) et simuler des valeurs analogiques (valeurs comprises entre 0 et 255) grâce au PWM que nous détaillerons plus tard.

Les entrées analogiques correspondent aux 6 connecteurs placés en bas à droite et notés A0, A1, A2, A3, A4, A5.

Les entrées/sorties digitales correspondent aux 14 connecteurs placés en haut et notés 0, 1, 2, 3, 4, ... , 12, 13.

Lorsque le numéro du connecteur digital est précédé d'un tilde (~), cela signifie qu'il peut émuler une sortie analogique (principe du PWM). De plus, les entrées/sorties digitales 0 et 1 peuvent également servir pour la communication avec un autre périphérique (0 pour la réception - RX -, 1 pour la transmission - TX -). Il faut donc faire attention au fait que si notre projet utilise la communication série, les entrées/sorties digitales 0 et 1 ne peuvent être assignées à une autre fonction.

D'autres connecteurs possèdent des fonctions annexes (interruption pour les connecteurs digitaux 2 et 3 par exemple), mais nous ne verrons ça que bien plus tard.

Enfin, on peut voir en bas à gauche une connection notée RESET qui servira à réinitialiser la carte, une entrée 3.3V pour une alimentation de 3.3 volts (fournie par la carte), une entrée 5V pour une alimentation 5 volts (fournie par la carte), ainsi qu'une entrée Vin pour une alimentation externe (en remplacement des alimentations fournies soit par la connection USB, soit par connection à la prise présente à gauche, en bas).

Les deux connecteurs restants, notés GND pour Ground, correspondent à la masse.

En ce qui concerne les connecteurs placés en haut de la carte, on trouve également une connection à la masse, ainsi qu'un connecteur noté AREF servant à définir la tension de référence (cf. http://arduino.cc/en/Reference/AnalogReference).

Ce qu'il faut retenir :

• les connecteurs en bas à gauche correspondent à l'alimentation.
• les connecteurs en bas à droite correspondent à des entrées analogiques.
• les connecteurs en haut correspondent à des entrées/sorties digitales.
• certains connecteurs digitaux peuvent émuler une sortie analogique (3, 5, 6, 9, 10, 11).
• certaines fonctions de la carte (communication, interruption) rendent inutilisables pour d'autres usages certaines entrées/sorties digitales.

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Le principe du PWM (Pulse Width Module) consiste à transformer un signal digital en signal analogique en jouant sur la fréquence de ses variations entre états LOW et HIGH.

Prenons l'exemple d'une LED. Un oeil va par exemple recueillir les photons émis par une source lumineuse, et à un intervalle de temps donné calculer la somme des photons reçus pour estimer l'intensité de la source. Plus de photons équivaut à une intensité plus forte.

Supposons que l'on allume puis éteigne très rapidement une LED. Notons [0, T] l'intervalle de temps pendant lequel l'oeil capte les photons, T correspondant au moment où il calcule la somme et en déduit l'intensité reçue.

Si - durant cet intervalle de temps - la LED n'a été allumée qu'1/5 du temps, alors l'oeil n'aura reçu qu'un cinquième des photons. Ainsi, tout en fournissant une intensité maximale, le comportement de la LED induira l'oeil en erreur, et celui-ci estimera qu'elle s'est allumée avec seulement 1/5 de son intensité maximale. Il la percevra comme faiblement allumée.

En jouant ainsi avec un buzzer, on fera varier la fréquence des émissions sonores, ce qui permettra de simuler une variation de tonalité (et on sera ainsi capable de jouer une mélodie quelconque).

C'est un peu le phénomène qui se produit lorsque l'on agite très vite sa main devant ses yeux. Le cerveau enregistre les doigts à plusieurs positions - ce qui donne une impression d'ubiquité -, mais avec une intensité plus faible - d'où la perception d'une transparence parfois.

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La carte Arduino possède enfin une mémoire de 32ko, ce qui correspond à la taille maximale du programme qui peut être chargé et exécuté, ainsi qu'une mémoire EEPROM de 1ko qui peut être utilisée pour stocker en dur des données utiles au programme.

Son coût est d'environ 20/30 euros (voir article sur les fournisseurs et l'acquisition des composants).