Depuis le lancement de la plateforme open-source Arduino, la marque s’est imposée au centre d’une vaste communauté open-source. L’écosystème Arduino est composé d’une combinaison diversifiée de matériel et de logiciels. La polyvalence d’Arduino et son interface simple en font un choix de premier plan pour un large éventail d’utilisateurs du monde entier, des amateurs, des concepteurs et des artistes aux prototypes de produits.

La carte Arduino est connectée à un ordinateur via USB, où elle se connecte à l’environnement de développement Arduino ( Arduino). L’utilisateur écrit le code Arduino dans l’E, puis le télécharge sur le microcontrôleur qui exécute le code, interagissant avec des entrées et des sorties telles que des capteurs, des moteurs et des lumières.

Les débutants et les experts ont accès à une multitude de ressources et de matériaux gratuits pour les soutenir. Les utilisateurs peuvent rechercher des informations sur la configuration de leur carte ou même sur la façon de coder sur Arduino. L’open source derrière Arduino l’a rendu particulièrement convivial pour les utilisateurs nouveaux et expérimentés. Il existe des milliers d’exemples de code Arduino disponibles en ligne. Dans cet article, nous vous présenterons quelques principes de base du codage pour Arduino.

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Environnement de codage Arduino et outils de base

Quelle langue est Arduino?

Le code Arduino est écrit en C++ avec un ajout de méthodes et de fonctions spéciales, que nous mentionnerons plus loin. C++ est un langage de programmation lisible par l’homme. Lorsque vous créez un « croquis » (le nom donné aux fichiers de code Arduino), il est traité et compilé en langage machine.

Arduino Arduino

L’environnement de développement intégré Arduino ( Arduino) est le principal programme d’édition de texte utilisé pour la programmation Arduino. C’est là que vous taperez votre code avant de le télécharger sur le tableau que vous souhaitez programmer. Le code Arduino est appelé croquis.

Remarque: Il est important d’utiliser la dernière version de l’ Arduino Arduino. De temps en temps, vérifiez les mises à jour ici.

Exemple de code Arduino

Comme vous pouvez le voir, l’E a un design minimaliste. Il n’y a que 5 en-têtes dans la barre de menus, ainsi qu’une série de boutons en dessous qui vous permettent de vérifier et de télécharger vos croquis. Essentiellement, l’E traduit et compile vos croquis en code que Arduino peut comprendre. Une fois que votre code Arduino est compilé, il est ensuite téléchargé dans la mémoire de la carte.

Tout ce que l’utilisateur a à faire pour commencer à compiler son croquis est d’appuyer sur un bouton (un guide à ce sujet peut être trouvé ci-dessous).

S’il y a des erreurs dans le code Arduino, un message d’avertissement signalera l’utilisateur invitant à apporter des modifications. La plupart des nouveaux utilisateurs éprouvent souvent des difficultés à compiler en raison des exigences de syntaxe strictes d’Arduino. Si vous faites des erreurs dans votre ponctuation lors de l’utilisation d’Arduino, le code ne se compilera pas et vous recevrez un message d’erreur.

Moniteur série et Traceur série

Le moniteur série Arduino peut être ouvert en cliquant sur l’icône de la loupe en haut à droite de l’E ou sous outils. Le moniteur série est principalement utilisé pour interagir avec la carte Arduino à l’aide de l’ordinateur, et est un excellent outil pour la surveillance et le débogage en temps réel. Pour utiliser le moniteur, vous devrez utiliser la classe Serial.

Le code que vous téléchargez à partir de circuito.io a une section de test qui vous aide à tester chaque composant à l’aide du moniteur série, comme vous pouvez le voir dans la capture d’écran ci-dessous:

Le traceur série Arduino est un autre composant de l’ Arduino Arduino, qui vous permet de générer un graphique en temps réel de vos données série. Le traceur série vous permet d’analyser vos données plus facilement grâce à un affichage visuel. Vous pouvez créer des graphiques, des graphiques de valeurs négatives et effectuer une analyse de forme d’onde.

Débogage du code et du matériel Arduino

Contrairement aux autres plates-formes de programmation logicielle, Arduino n’a pas de débogueur intégré. Les utilisateurs peuvent soit utiliser un logiciel tiers, soit utiliser le moniteur série pour imprimer les processus actifs d’Arduino pour la surveillance et le débogage.

En utilisant la classe Serial, vous pouvez imprimer sur le moniteur série, déboguer les commentaires et les valeurs des variables. Sur la plupart des modèles Arduino, cela utilisera des broches série 0 et 1 qui sont connectées au port USB.

Structure de code

Bibliothèques

Dans Arduino, tout comme les autres principales plates-formes de programmation, il existe des bibliothèques intégrées qui fournissent des fonctionnalités de base. De plus, il est possible d’importer d’autres bibliothèques et d’étendre les capacités et les fonctionnalités de la carte Arduino. Ces bibliothèques sont grossièrement divisées en bibliothèques qui interagissent avec un composant spécifique ou celles qui implémentent de nouvelles fonctions.

Pour importer une nouvelle bibliothèque, vous devez aller dans Sketch >Import Library

En outre, en haut de votre.fichier ino, vous devez utiliser ‘#include’ pour inclure des bibliothèques externes. Vous pouvez également créer des bibliothèques personnalisées à utiliser dans des croquis isolés.

Définitions des broches

Pour utiliser les broches Arduino, vous devez définir quelle broche est utilisée et ses fonctionnalités. Un moyen pratique de définir les broches utilisées consiste à utiliser :

‘#define pinName pinNumber’.

La fonctionnalité est entrée ou sortie et est définie à l’aide de la méthode pinMode() dans la section setup.

Déclarations

Variables

Chaque fois que vous utilisez Arduino, vous devez déclarer des variables globales et des instances à utiliser ultérieurement. En un mot, une variable vous permet de nommer et de stocker une valeur à utiliser à l’avenir. Par exemple, vous stockeriez les données acquises à partir d’un capteur afin de les utiliser plus tard. Pour déclarer une variable, il vous suffit de définir son type, son nom et sa valeur initiale.

Il convient de mentionner que déclarer des variables globales n’est pas une nécessité absolue. Cependant, il est conseillé de déclarer vos variables pour faciliter l’utilisation de vos valeurs plus loin sur la ligne.

Instances

En programmation logicielle, une classe est un ensemble de fonctions et de variables qui sont conservées ensemble au même endroit. Chaque classe a une fonction spéciale appelée constructeur, qui est utilisée pour créer une instance de la classe. Pour utiliser les fonctions de la classe, nous devons déclarer une instance pour celle-ci.

Setup()

Chaque croquis Arduino doit avoir une fonction de configuration. Cette fonction définit l’état initial de l’Arduino au démarrage et ne s’exécute qu’une seule fois.

Ici, nous allons définir ce qui suit:

1. Fonctionnalité des broches à l’aide de la fonction pinMode
2. État initial des broches
3. Initialiser les classes
4. Initialiser les variables
5. Logique de code

Loop()

La fonction de boucle est également indispensable pour chaque esquisse Arduino et s’exécute une fois que setup() est terminé. C’est la fonction principale et comme son nom l’indique, elle s’exécute en boucle encore et encore. La boucle décrit la logique principale de votre circuit.

Par exemple :

Remarque : L’utilisation du terme ‘void’ signifie que la fonction ne renvoie aucune valeur.

Comment programmer Arduino

La logique de code Arduino de base est une structure « si-alors » et peut être divisée en 4 blocs:

Setup – sera généralement écrit dans la section setup du code Arduino, et effectue des choses qui ne doivent être faites qu’une seule fois, comme l’étalonnage du capteur.

Entrée – au début de la boucle, lisez les entrées. Ces valeurs seront utilisées comme conditions (”if ») telles que la lecture de la lumière ambiante à partir d’un LDR en utilisant analogRead().

Manipuler les données – cette section est utilisée pour transformer les données sous une forme plus pratique ou effectuer des calculs. Par exemple, AnalogRead() donne une lecture de 0 à 1023 qui peut être mappée sur une plage de 0 à 255 à utiliser pour la MLI.(voir analogWrite())

Sortie – cette section définit le résultat final de la logique (”alors ») en fonction des données calculées à l’étape précédente. En regardant notre exemple de LDR et PWM, allumez une LED uniquement lorsque le niveau de lumière ambiante passe en dessous d’un certain seuil.

Bibliothèques de code Arduino

Structure de bibliothèque

Une bibliothèque est un dossier composé de fichiers avec C++ (.cpp) fichiers de code et C++ (.h) fichiers d’en-tête.

Le.le fichier h décrit la structure de la bibliothèque et déclare toutes ses variables et fonctions.

Le.le fichier cpp contient l’implémentation de la fonction.

Importation de bibliothèques

La première chose à faire est de trouver la bibliothèque que vous souhaitez utiliser parmi les nombreuses bibliothèques disponibles en ligne. Après l’avoir téléchargé sur votre ordinateur, il vous suffit d’ouvrir Arduino ID et de cliquer sur Sketch >Include Library > Gérer les bibliothèques. Vous pouvez ensuite sélectionner la bibliothèque que vous souhaitez importer dans l’EDI. Une fois le processus terminé, la bibliothèque sera disponible dans le menu esquisse.

Dans le code fourni par circuito.io au lieu d’ajouter des bibliothèques externes comme mentionné précédemment, nous leur fournissons le dossier du firmware. Dans ce cas, l’E sait comment les trouver lors de l’utilisation de #include.

Du logiciel au matériel

Il y a beaucoup à dire sur les capacités logicielles d’Arduino, mais il est important de se rappeler que la plate-forme est composée à la fois de logiciels et de matériel. Les deux fonctionnent en tandem pour exécuter un système d’exploitation complexe.

Code →Compile →Upload →Run

Au cœur d’Arduino, se trouve la possibilité de compiler et d’exécuter le code.

Après avoir écrit le code dans l’E, vous devez le télécharger sur l’Arduino. En cliquant sur le bouton Télécharger (l’icône de flèche orientée vers la droite), compilera le code et le téléchargera s’il a réussi la compilation. Une fois votre téléchargement terminé, le programme démarre automatiquement.

Vous pouvez également le faire étape par étape:

1. Tout d’abord, compilez le code. Pour ce faire, cliquez simplement sur l’icône de vérification (ou cliquez sur sketch >Vérifier/Compiler dans la barre de menus.

Comme vous pouvez le voir, l’icône de vérification se trouve en haut à gauche sous la balise ”Fichier » dans la section de menu.

Une fois que vous avez fait cela, Arduino commencera à compiler. Une fois terminé, vous recevrez un message d’achèvement qui ressemble à ceci:

Comme vous pouvez le voir, la ligne verte en bas de la page vous indique que vous avez « terminé la compilation ». Si votre code ne s’exécute pas, vous en serez informé dans la même section et le code problématique sera mis en surbrillance pour être modifié.

Une fois que vous avez compilé votre croquis, il est temps de le télécharger.

1. Choisissez le port série auquel votre Arduino est actuellement connecté. Pour ce faire, cliquez sur Tools > Port série dans le menu pour désigner le port série que vous avez choisi (comme indiqué précédemment ci-dessus). Vous pouvez ensuite télécharger l’esquisse compilée.
2. Pour télécharger l’esquisse, cliquez sur l’icône de téléchargement à côté de la coche. Sinon, vous pouvez aller dans le menu et cliquer sur Fichier > télécharger. Vos LED Arduino clignoteront une fois les données transférées.

Une fois terminé, vous serez accueilli par un message d’achèvement qui vous indique qu’Arduino a terminé le téléchargement.

Configuration de votreE

Pour connecter une carte Arduino à votre ordinateur, vous avez besoin d’un câble USB. Lorsque vous utilisez l’Arduino UNO, l’USB transfère les données du programme directement sur votre carte. Le câble USB est utilisé pour alimenter votre arduino. Vous pouvez également faire fonctionner votre Arduino via une source d’alimentation externe.

Avant de pouvoir télécharger le code, vous devez configurer certains paramètres.

Choisissez votre carte – Vous devez désigner la carte Arduino que vous allez utiliser. Pour ce faire, cliquez sur Outils > Carte > Votre carte.

Choisissez votre processeur – il existe certaines cartes (par exemple Arduino pro-mini) pour lesquelles vous devez spécifier le modèle de processeur que vous avez. Sous outils > processeur > sélectionnez le modèle dont vous disposez.

Choisissez votre port – pour sélectionner le port auquel votre carte est connectée, allez dans outils >Port >COMX Arduino (C’est le port série d’Arduino).

Comment installer des cartes non natives (par exemple NodeMCU)

Certains modèles de cartes ne sont pas préinstallés dans l’ Arduino Arduino, vous devrez donc les installer avant de pouvoir télécharger du code.

Pour installer une carte non native telle que NodeMCU, vous devez:

1. Cliquez sur outils >Cartes >Gestionnaire de cartes
2. Recherchez la carte que vous souhaitez ajouter dans la barre de recherche et cliquez sur « installer”.

Certaines cartes ne peuvent pas être trouvées via le gestionnaire de cartes. Dans ce cas, vous devrez les ajouter manuellement. Pour ce faire :

1. Cliquez sur Files >Preferences
2. Dans le champ Gestionnaire de cartes supplémentaires, collez l’URL du package d’installation de votre carte. Par exemple, pour NodeMCU, ajoutez l’URL suivante: http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json
3. Cliquez sur OK
4. Accédez aux outils >Cartes >Gestionnaire de cartes
5. Recherchez la carte que vous souhaitez ajouter dans la barre de recherche et cliquez sur « installer”.

Une fois cette étape terminée, vous verrez les cartes installées dans la liste des cartes sous outils.

Remarque: le processus peut différer légèrement selon les cartes.

Arduino: Une plate-forme extrêmement polyvalente

Arduino est bien plus qu’un simple microcontrôleur. Avec unE étendu et une vaste gamme de configurations matérielles, Arduino est vraiment une plate-forme diversifiée. La variété de ses bibliothèques et son design intuitif en font un favori pour les nouveaux utilisateurs et les fabricants expérimentés. Il existe des milliers de ressources communautaires pour vous aider à démarrer avec du matériel et des logiciels.

Au fur et à mesure que vous avancez dans vos compétences, vous pouvez rencontrer des problèmes nécessitant un débogage, ce qui est un point faible de l’ Arduino Arduino. Heureusement, il existe plusieurs outils et méthodes pour déboguer le matériel et les logiciels Arduino. Dans le prochain article, nous allons voir comment déboguer Arduino (et comment tester le code Arduino) ainsi que comment utiliser des simulateurs et des émulateurs.