Bonjour! Vous semblez connaître ARDUINO, mais connaissez-vous ARDUINO UNO ? Vous en avez peut-être entendu parler en général, mais je suis presque sûr que vous êtes curieux de connaître cette ONU en détail. C'est pourquoi je suis ici pour vous fournir des informations détaillées sur Arduino Uno. Je vais découvrir tous les points clés suivants tels que :

1. Caractéristiques de l'Arduino Uno
2. Spécifications Arduino Uno
3. Schéma des broches Arduino Uno
4. Arduino Uno - Se lancer dans la programmation
5. Arduino Uno - Mappage des broches ATmega328
6. Programmation de l'Arduino Uno
7. Schéma de circuit Arduino Uno
8. Schéma Arduino Uno
9. Applications d'Arduino Uno

Mais, avant de passer aux points directs, permettez-moi de vous donner un rapide coup d'œil sur l'une des familles de cartes microcontrôleurs les plus populaires, à savoir Arduino. 

 

Arduino en un coup d'œil

Croiriez-vous que chacun d’entre vous utilise au moins 20 microcontrôleurs dans sa maison ? Eh bien, c'est un fait. Plus de deux milliards de microcontrôleurs sont produits chaque année. Presque tout le monde, dans les pays développés comme dans les pays en développement, ne peut penser à un jour sans utiliser de microcontrôleurs.

Le microcontrôleur est une puce informatique intégrée qui contrôle la plupart des gadgets et appareils électroniques que les gens utilisent quotidiennement, depuis les téléphones portables, les machines à laver jusqu'aux freins antiblocage des voitures. Le microcontrôleur a été introduit dans l'industrie électronique dans le but de faciliter nos tâches, même avec une connexion à distance avec une automatisation de quelque manière que ce soit.

[identifiant de légende="attachment_778287" align="aligncenter" width="550"]Fig. 1. Différence Arduino et microcontrôleur[/caption]

Certaines personnes confondent généralement microcontrôleur et Arduino. Le microcontrôleur n'est qu'une puce système à 40 broches livrée avec un microprocesseur intégré et Arduino est une carte fournie avec le microcontrôleur à la base de la carte, comme indiqué sur la figure ci-dessus. 1. Arduino est également livré avec un chargeur de démarrage et permet un accès facile aux broches d'entrée-sortie et rend le téléchargement ou la gravure du programme très facile.

 

Saviez-vous? - Le nom Arduino vient d'un bar d'Ivrea, en Italie, où se réunissaient certains des fondateurs du projet. Le bar doit son nom à Arduin d'Ivrée, margrave de la Marche d'Ivrée et roi d'Italie de 1002 à 1014.

 

En ce qui concerne Arduino, aucune connaissance technique n’est requise. Cependant, les personnes n'ayant pas de formation technique peuvent facilement acquérir une expérience pratique avec Arduino, mais l'apprentissage du microcontrôleur nécessite une certaine expertise et compétences.

Il existe de nombreuses versions de cartes Arduino introduites sur le marché, comme Arduino Uno, Due, Leonardo, Mega, etc. Cependant, les versions les plus courantes sont Arduino Uno et Arduino Mega. Alors, c'est quoi ce Uno en fait ?

 

Arduino Uno - Qu'est-ce que c'est ?

[identifiant de légende="attachment_781274" align="aligncenter" width="463"]Figure 2. Carte Arduino Uno R3[/caption]

Uno est une carte microcontrôleur développée par Arduino.cc qui est une plate-forme électronique open source principalement basée sur le microcontrôleur AVR Atmega328. L'image ci-dessus montre l'Arduino Uno R3. Le R3 est la troisième et dernière révision de l’Arduino Uno.

 

Saviez-vous? - Le mot « uno » signifie « un » en italien et a été choisi pour marquer la version initiale du logiciel Arduino. La carte Uno est la première d'une série d'Arduino basés sur USB.

 

Description de l'Arduino Uno :

Uno est une carte microcontrôleur basée sur un microcontrôleur ATmega328P 8 bits. Outre l'ATmega328P, il comprend d'autres composants tels qu'un oscillateur à cristal, une communication série, un régulateur de tension, etc. pour prendre en charge le microcontrôleur.

L'Arduino Uno est livré avec une interface USB, 6 broches d'entrée analogiques, 14 ports numériques d'E/S utilisés pour se connecter à des circuits électroniques externes. Sur 14 ports d'E/S, 6 broches peuvent être utilisées pour la sortie PWM. Il permet aux concepteurs de contrôler et de détecter les appareils électroniques externes dans le monde réel.

Depuis ses débuts, l'Arduino Uno a connu un énorme succès auprès des passionnés d'électronique, des amateurs débutants aux programmeurs professionnels. Il s'agit d'une plate-forme open source, ce qui signifie que les cartes et les logiciels sont facilement disponibles et que tout le monde peut modifier et optimiser les cartes pour une meilleure fonctionnalité. Le logiciel utilisé pour les appareils Arduino s'appelle IDE (Integrated Development Environment) et son utilisation est gratuite et nécessite certaines compétences de base pour l'apprendre. Il peut être programmé en langage C et C++.

Maintenant, vous savez ce que sont réellement Arduino et Arduino Uno ? Alors, revenons aux points clés un par un.

 

Caractéristiques de l'Arduino Uno

Cette carte est dotée de toutes les fonctionnalités nécessaires au fonctionnement du contrôleur et peut être directement connectée à l'ordinateur via un câble USB utilisé pour transférer le code au contrôleur à l'aide du logiciel IDE (Integrated Development Environment), principalement développé pour programmer Arduino. Passons donc aux fonctionnalités d’Arduino Uno.

1. Plus de fréquence et de nombre d'instructions par cycle : le microcontrôleur Atmega328 est placé sur la carte et est doté d'un certain nombre de fonctionnalités telles que des minuteries, des compteurs, des interruptions, du PWM, du processeur, des broches d'E/S et est basé sur une horloge de 16 MHz qui aide à produire plus de fréquence. et nombre d'instructions/cycle.
2. Régulation intégrée : Cette carte est livrée avec une fonction de régulation intégrée qui maintient la tension sous contrôle lorsque l'appareil est connecté à l'appareil externe.
3. Flexibilité et facilité d'utilisation : Il y a 14 E/S numériques et 6 broches analogiques incorporées dans la carte qui permettent la connexion externe avec n'importe quel circuit de la carte. Ces broches offrent la flexibilité et la facilité d'utilisation aux périphériques externes qui peuvent être connectés via ces broches.
4. Broches configurables : les 6 broches analogiques sont marquées de A0 à A5 et ont une résolution de 10 bits. Ces broches mesurent de 0 à 5 V, cependant, elles peuvent être configurées sur la plage haute à l'aide de la fonction analogReference() et de la broche AREF.
5. Démarrage rapide : une broche de réinitialisation est disponible dans la carte qui réinitialise l'ensemble de la carte et prend le programme en cours dans la phase initiale. Cette broche est utile lorsque la carte raccroche au milieu d'un programme en cours d'exécution ; appuyer sur cette broche effacera tout dans le programme et démarrera le programme dès le début.
6. Plus grande mémoire flash : 13 Ko de mémoire flash sont utilisés pour stocker le nombre d'instructions sous forme de code.
7. Exigence de basse tension : seulement 5 V sont nécessaires pour allumer la carte, ce qui peut être obtenu directement à l'aide d'un port USB ou d'un adaptateur externe. Cependant, elle peut prendre en charge une source d'alimentation externe jusqu'à 12 V qui peut être régulée et limitée à 5 V ou 3,3. V basé sur les exigences du projet.
8. Plug & Play : aucune interface matérielle et rapide n'est requise pour connecter les appareils à la carte. Branchez simplement le périphérique externe dans les broches de la carte qui sont disposées sur la carte sous la forme d'un connecteur.
9. Interface USB : Arduino Uno est livré avec une interface USB, c'est-à-dire qu'un port USB est ajouté sur la carte pour développer la communication série avec l'ordinateur.
10. Alternatives d'alimentation : outre l'USB, une batterie ou un adaptateur CA vers CC peuvent également être utilisés pour alimenter la carte.
11. Plus de stockage : une carte Micro SD est prévue pour être utilisée dans les cartes pour leur permettre de stocker plus d'informations.

 

Les cartes Arduino Uno sont assez similaires aux autres cartes de la famille Arduino en termes d'utilisation et de fonctionnalités, cependant, les cartes Uno ne sont pas livrées avec une puce de pilote FTDI USB vers série.

 

Spécifications Arduino Uno

Les spécifications de l'Arduino Uno sont indiquées dans le tableau ci-dessous.

Tableau des spécifications Arduino Uno

Microcontrôleur	ATmega38P – Microcontrôleur de la famille AVR 8 bits
Tension de fonctionnement	5V
Tension d'entrée recommandée	7-12V
Limites de tension d'entrée	6-20V
Broches d'entrée analogique	6 (A0-A5)
Broches d'E/S numériques	14 (dont 6 fournissent une sortie PWM)
Courant CC sur les broches d'E/S	40mA
Courant CC sur la broche 3,3 V	50mA
Mémoire flash	32 Ko (0,5 Ko est utilisé pour le chargeur de démarrage)
SRAM	2 Ko
EEPROM	1 Ko
Fréquence (vitesse d'horloge)	16 MHz

 

Schéma des broches Arduino Uno

Suivant la fig. 3. montre le schéma des broches de l'Arduino Uno. 

[identifiant de légende="attachment_778450" align="aligncenter" width="550"]Figure 3. Diagramme des broches Arduino Uno[/caption]

Les informations sur la broche sont indiquées dans le tableau ci-dessous.

Informations sur les broches Arduino Uno. Tableau

Catégorie d'épingle	Nom de la broche	Détails
Pouvoir	Vin, 3,3 V, 5 V, GND	Vin : tension d'entrée sur Arduino lors de l'utilisation d'une source d'alimentation externe. 5 V : alimentation régulée utilisée pour alimenter le microcontrôleur et d'autres composants de la carte. 3,3 V : alimentation 3,3 V générée par le régulateur de tension intégré. La consommation de courant maximale est de 50 mA. GND : broches de masse.
Réinitialiser	Réinitialiser	Réinitialise le microcontrôleur.
Broches analogiques	A0-A5	Utilisé pour fournir une entrée analogique dans la plage de 0 à 5 V
Broches d'entrée/sortie	Broches d'entrée/sortie	Peut être utilisé comme broches d'entrée ou de sortie.
En série	0(Réception), 1(Émission)	Utilisé pour recevoir et transmettre des données série TTL.
Interruptions externes	2, 3	Pour déclencher une interruption.
MLI	3, 5, 6, 9, 11	Fournit une sortie PWM 8 bits.
IPS	10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO) et 13 (SCK)	Utilisé pour la communication SPI.
LED intégrée	13	Pour allumer la LED intégrée.
TWI	A4 (SDA), A5 (SCA)	Utilisé pour la communication TWI.
AREF	Référence analogique	Pour fournir une tension de référence pour la tension d’entrée.

 

Arduino Uno Pin Out (en détails)

Ci-dessous la fig. 4. montre le schéma de brochage détaillé de l'Arduino Uno.

[identifiant de légende="attachment_778455" align="aligncenter" width="550"]Fig. 4. Arduino Uno Pin Out (en détails)[/caption]

La description des broches Arduino Uno est expliquée ci-dessous.

Description de la broche Arduino Uno :

Il existe plusieurs broches Arduino Uno, plus précisément des broches d'E/S numériques et analogiques placées sur la carte qui fonctionnent à 5 V. Mais ces broches sont livrées avec des valeurs nominales de fonctionnement standard comprises entre 20 mA et 40 mA. Des résistances de rappel internes sont utilisées dans la carte pour limiter le courant dépassant les conditions de fonctionnement données. Cependant, une augmentation trop importante du courant rend ces résistances inutiles et endommage l'appareil.

• LED - Arduino Uno est livré avec une LED intégrée qui est connectée via la broche 13. Fournir une valeur ÉLEVÉE à la broche l'allumera. Fournir LOW l’éteindra.
• Vin - C'est la tension d'entrée fournie à la carte Arduino. Cette broche est utilisée pour fournir la tension. C’est différent du 5 V fourni via un port USB. Si une tension est fournie via la prise d'alimentation, elle est accessible via cette broche.
• 5V - Cette carte a la capacité de fournir une régulation de tension. La broche 5 V est utilisée pour fournir une tension régulée en sortie. La carte est alimentée de trois manières, à savoir USB, broche Vin de la carte ou prise d'alimentation CC. L'USB prend en charge une tension d'environ 5 V tandis que Vin et Power Jack prennent en charge une tension comprise entre 7 V et 20 V.
• GND – Ce sont des broches de terre. Il y a plusieurs broches de terre fournies sur la carte. Ils peuvent être utilisés selon les besoins.
• Réinitialisation - Cette broche est intégrée à la carte et réinitialise le programme en cours d'exécution sur la carte. Au lieu d'une réinitialisation physique sur la carte, l'IDE est doté d'une fonctionnalité de réinitialisation de la carte via la programmation.
• IOREF - C'est l'abréviation de Référence de tension d'entrée et de sortie. Cette broche est très utile pour fournir une référence de tension à la carte. Un blindage est utilisé pour lire la tension aux bornes de cette broche, qui sélectionne ensuite la source d'alimentation appropriée.
• PWM – La modulation de largeur d’impulsion est fournie par 3, 5, 6, 9, 10, 11 broches. Ces broches sont configurées pour fournir une sortie PWM 8 bits.
• SPI - C'est l'abréviation de Serial Peripheral Interface. Quatre broches 10(SS), 11(MOSI), 12(MISO), 13(SCK) assurent la communication SPI à l'aide de la bibliothèque SPI.
• AREF - C'est ce qu'on appelle la référence analogique. Cette broche est utilisée pour fournir une tension de référence aux entrées analogiques.
• TWI - C'est ce qu'on appelle l'interface à deux fils. La communication TWI est accessible via Wire Library. Des broches A4 et A5 sont utilisées à cet effet.
• Communication série - La communication série s'effectue via deux broches appelées Pin 0 (Rx) et Pin 1 (Tx).
• Rx. & Tx. - La broche Rx (récepteur) est utilisée pour recevoir des données tandis que la broche Tx (émetteur) est utilisée pour transmettre des données.
• Interruptions externes - Les broches 2 et 3 sont utilisées pour fournir des interruptions externes. Une interruption est appelée en fournissant une valeur FAIBLE ou changeante.

Arduino Uno est doté d'une capacité d'interface avec d'autres cartes Arduino, microcontrôleurs et ordinateurs. L'Atmega328 placé sur la carte fournit une communication série en utilisant des broches comme Rx et Tx. L'Atmega16U2 incorporé à la carte fournit une voie de communication série à l'aide de pilotes USB com. Un moniteur série est fourni sur le logiciel IDE qui est utilisé pour envoyer ou recevoir des données texte de la carte. Si des LED sont placées sur les broches Rx et Tx clignotent, elles indiquent la transmission des données. Pour comprendre comment cela fonctionne, vous devez connaître la partie programmation d’Arduino.

 

Arduino Uno - Se lancer dans la programmation

Les 14 broches d'entrée/sortie numériques peuvent être utilisées comme broches d'entrée ou de sortie en utilisant les fonctions pinMode(), digitalRead() et digitalWrite() dans la programmation Arduino. Chaque broche fonctionne à 5 V et peut fournir ou recevoir un courant maximum de 40 mA et possède une résistance de rappel interne de 20 à 50 KOhms qui est déconnectée par défaut. Parmi ces 14 broches, certaines ont des fonctions spécifiques répertoriées ci-dessous.

Configuration des broches Arduino Uno :

• Broches série 0 (Rx) et 1 (Tx) : les broches Rx et Tx sont utilisées pour recevoir et transmettre des données série TTL. Ils sont connectés à la puce série ATmega328P USB vers TTL correspondante.
• Broches d'interruption externe 2 et 3 : ces broches peuvent être configurées pour déclencher une interruption sur une valeur faible, un front montant ou descendant, ou un changement de valeur.
• Broches PWM 3, 5, 6, 9 et 11 : ces broches fournissent une sortie PWM 8 bits en utilisant la fonction analogWrite().
• Broches SPI 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO) et 13 (SCK) : ces broches sont utilisées pour la communication SPI.
• LED intégrée Pin 13 : Cette broche est connectée à une LED intégrée, lorsque la broche 13 est ÉLEVÉE – la LED est allumée et lorsque la broche 13 est FAIBLE, elle est éteinte.

Aux 14 broches numériques s'ajoutent 6 broches d'entrée analogiques, chacune fournissant 10 bits de résolution, soit 1024 valeurs différentes. Ils mesurent de 0 à 5 volts mais cette limite peut être augmentée en utilisant la broche AREF avec la fonction analogique Reference().  

• Broche analogique 4 (SDA) et broche 5 (SCA) également utilisées pour la communication TWI à l'aide de la bibliothèque Wire.

Arduino Uno a quelques autres broches comme expliqué ci-dessous :

• AREF : utilisé pour fournir une tension de référence pour les entrées analogiques avec la fonction analogReference().
• Broche de réinitialisation :  rendre cette broche FAIBLE réinitialise le microcontrôleur.

 

Transmission de données dans Arduino :

1. Arduino peut être utilisé pour communiquer avec un ordinateur, une autre carte Arduino ou d'autres microcontrôleurs. Le microcontrôleur ATmega328P fournit une communication série UART TTL (5 V).
2. La communication série peut être effectuée à l'aide de la broche numérique 0 (Rx) et de la broche numérique 1 (Tx). Un ATmega16U2 sur la carte canalise cette communication série via USB et apparaît comme un port COM virtuel vers le logiciel de l'ordinateur.
3. Le micrologiciel ATmega16U2 utilise les pilotes USB COM standard et aucun pilote externe n'est nécessaire. Cependant, sous Windows, un fichier .inf est requis.
4. Le logiciel Arduino comprend un moniteur série qui permet d'envoyer des données textuelles simples vers et depuis la carte Arduino.
5. Il y a deux LED RX et TX sur la carte Arduino qui clignotent lorsque les données sont transmises via la puce USB vers série et la connexion USB à l'ordinateur (pas pour la communication série sur les broches 0 et 1).
6. Une bibliothèque SoftwareSerial permet la communication série sur n'importe quelle broche numérique de l'Uno.
7. L'ATmega328P prend également en charge la communication I2C (TWI) et SPI et le logiciel Arduino comprend une bibliothèque Wire pour simplifier l'utilisation du bus I2C.

 

Arduino Uno - Mappage des broches ATmega328

Lorsque la puce ATmega328 est utilisée à la place d'Arduino Uno, ou vice versa, la fig. 5. ci-dessous montre le mappage des broches entre les deux. 

[identifiant de légende="attachment_778459" align="aligncenter" width="550"]Figure 5. Arduino Uno - Mappage des broches ATmega328[/caption]

 

 

Programmation de l'Arduino Uno

Le logiciel IDE

[identifiant de légende="attachment_778506" align="aligncenter" width="333"]Figure 6. Logiciel IDE[/caption]

L'environnement de développement intégré (IDE) est un logiciel simple et facile à apprendre pour écrire des codes Arduino. Au-dessus de la fig. 6. est une capture d'écran de l'IDE Arduino. Arduino possède une énorme flexibilité avec laquelle vous pouvez réaliser presque tout ce que vous imaginez. Il peut être facilement connecté à une variété de modules tels que des capteurs d'incendie, des capteurs d'obstacles, des détecteurs de présence, des modules GPS, des modules GSM ou tout ce avec lequel vous souhaitez donner des ailes au projet de vos rêves.

L'IDE est également compatible avec les systèmes Windows, MAC ou Linux, cependant, il est préférable d'utiliser Windows. Il s'agit d'une plate-forme open source où chacun peut modifier et optimiser le tableau en fonction du nombre d'instructions et de tâches qu'il souhaite accomplir.

IDE Arduino Téléchargez-le ici.

 

Comment connecter Arduino au PC ?

Visitez https://www.arduino.cc/en/Guide/ArduinoUno   pour les informations concernant l'installation du logiciel Arduino (IDE) et pour connecter la carte à un PC.

 

Il est recommandé de faire fonctionner la carte sur 5V. Il est important de noter que si une tension est fournie via des broches de 5 V ou 3,3 V, cela entraîne un contournement de la régulation de tension, ce qui peut endommager la carte si la tension dépasse sa limite.

 

Une fois Arduino IDE installé sur l'ordinateur, connectez la carte à l'ordinateur à l'aide d'un câble USB. Maintenant, ouvrez l'IDE arduino et choisissez la bonne carte en sélectionnant Tools>Boards>Arduino/Genuino Uno , puis choisissez le bon port en sélectionnant Tools>Port . Arduino Uno est programmé à l'aide du langage de programmation Arduino basé sur le câblage. Pour démarrer avec la carte Arduino Uno et faire clignoter la LED intégrée, chargez l'exemple de code en sélectionnant Files>Examples>Basics>Blink . Une fois l'exemple de code (également illustré ci-dessous) chargé dans votre IDE, cliquez sur le bouton « télécharger » indiqué dans la barre supérieure. Une fois le téléchargement terminé, vous devriez voir la LED intégrée de l'Arduino clignoter. Vous trouverez ci-dessous un exemple de code pour clignoter :

// la fonction de configuration s'exécute une fois lorsque vous appuyez sur réinitialiser ou alimentez la carte 

void setup() { 

  // initialise la broche numérique LED_BUILTIN comme sortie. 

  pinMode(LED_BUILTIN, SORTIE); 

} 




// la fonction de boucle s'exécute encore et encore pour toujours 

void loop() { 

  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); // allume la LED (HIGH est le niveau de tension) 

  delay(1000); // attend un deuxième 

  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW); // éteint la LED en rendant le 

  délai de tension FAIBLE (1000) ; // attends une seconde 

}

 

 

Schéma de circuit Arduino Uno

Pour le schéma de circuit d'Arduino Uno et son explication des composants matériels, visitez https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/understanding-arduino-uno-hardware-design/

 

Schéma Arduino Uno

Pour télécharger le schéma, voici les liens.

1. https://www.arduino.cc/en/uploads/Main/arduino-uno-schematic.pdf
2. https://www.arduino.cc/en/uploads/Main/Arduino_Uno_Rev3-schematic.pdf
3. https://content.arduino.cc/assets/UNO-TH_Rev3e_sch.pdf
4. https://www.arduino.cc/en/uploads/Main/arduino-uno-smd-schematic.pdf

 

Applications d'Arduino Uno

Arduino Uno est livré avec une large gamme d'applications. Voici quelques-unes des principales applications du tableau.

• Comptoir de stationnement
• Arduino Uno est utilisé dans le prototypage de projets de bricolage.
• Compte à rebours des feux de circulation
• Éclairage de secours pour les chemins de fer
• Système embarqué
• Dans le développement de projets basés sur un contrôle basé sur le code
• Instrument médical
• Système de sécurité et de défense
• Machines de pesée
• Automatisation de la maison
• L'automatisation industrielle
• Développement d'un système d'automatisation
• Electronique Numérique et Robotique
• Conception de conceptions de circuits de base.

Ce sont toutes les applications d’Arduino Uno. Quoi qu’il en soit, il existe de nombreux autres microcontrôleurs disponibles sur le marché, mais pourquoi préférez-vous Arduino Uno ?

Eh bien, la réponse est que l'Arduino UNO ainsi que l'Arduino Nano V3 sont les versions les plus officielles fournies avec le microcontrôleur Atmega328 AVR Atmel 8 bits où la mémoire RAM est de 32 Ko. Et Arduino s’accompagne d’une grande communauté qui développe et partage ses connaissances avec un large public. Lorsque vous choisissez la carte Arduino plutôt que d'autres contrôleurs, vous n'avez pas besoin d'installer des périphériques et des appareils supplémentaires car la plupart des fonctions sont facilement disponibles sur la carte, ce qui rend votre projet de nature économique et exempt de beaucoup d'expertise technique. C'est pourquoi, si vous envisagez de créer un projet lié à l'électronique numérique, aux systèmes embarqués, à la robotique ou à l'IoT, utiliser Arduino Uno serait l'option la meilleure, la plus simple et la plus économique.

J'espère que vous avez trouvé cet article utile et je suis sûr que vous avez beaucoup d'informations sur Arduino Uno. Alors, pourquoi attendre ? Obtenez votre uno et commencez à programmer !