Cartes Arduino

Arduino est une plateforme informatique physique, qui est constituée de composants matériels et logiciels. La plateforme est basée sur le principe Open Source : le code source est ouvert et les données accessibles à chacun. Le composant matériel est appelé carte Arduino et se compose d'une simple carte entrée-sortie, qui est dotée d'un microcontrôleur ainsi que différentes entrées et sorties numériques et analogiques.

La programmation s'effectue par un langage de programmation basé sur C ou C++. L'environnement de développement intégré (IDE), qui est installé sur un ordinateur distinct, et l'utilisation de vastes bibliothèques est accessible tant aux connaisseurs d'Arduino qu'aux utilisateurs ayant peu d'expérience en programmation.

Arduino est une plateforme adaptée à la commande individuelle d'objets interactifs et peut communiquer avec des applications logicielles présentes sur ordinateur via des interfaces. De cette manière, vous pouvez réaliser de nombreuses applications polyvalentes pour un usage professionnel ou privé. 

La carte Arduino ne possède aucun système d'exploitation. Les microcontrôleurs sont toutefois préprogrammés de façon standard avec un gestionnaire de démarrage, qui appelle les programmes enregistrés dans la mémoire. L'environnement de développement intégré est installé sur un autre ordinateur, s'accompagne de son propre éditeur de code et dispose d'un compilateur. Le transfert du programme sur le matériel s'effectue par une interface série, qui est pilotée sur les cartes Arduino modernes par un convertisseur USB-série.

L'environnement de développement (IDE) est disponible pour les systèmes d'exploitation les plus utilisés, à savoir Windows, Mac OS et Linux et peut être installé gratuitement sur l'ordinateur avec quelques exemples de programmes. L'IDE est très rudimentaire et fonctionnel, il n'est pas nécessaire d'avoir des connaissances très poussées en programmation. La programmation s'effectue sur l'ordinateur et non pas directement sur la carte. Une fois le programme terminé, il sera installé sur le microcontrôleur par l'interface.

Arduino permet de réaliser de petits programmes en un tour de main. La variante la plus simple fonctionne déjà avec deux fonctions simples, la configuration et une boucle sans fin. Il est ainsi possible de programmer par exemple le clignotement de différentes LED connectées aux broches selon un ordre prédéfini, ce qui n'exige que quelques lignes de code. Ce programme est ensuite exécuté tant que l'alimentation électrique existe. Par ailleurs, des applications de commande plus complexes peuvent être mises en place, par ex. la commande d'un moteur connecté au système Arduino.

Les microcontrôleurs présents sur les cartes constituent le coeur de la plateforme. Les caractéristiques des différents microcontrôleurs varient notamment par la tension d'alimentation, pouvant d'élever à 3,3 V ou 5 V, l'alimentation s'effectuant par USB ou non. Des variantes avec une alimentation électrique externe sont alimentées avec une tension de 7 à 12 V. Par ailleurs, chaque microcontrôleur est doté de trois supports de stockage différents, la mémoire flash, la mémoire EEPROM et la mémoire SRAM. La mémoire SRAM étant volatile perd toutes les informations présentes dès que l'alimentation électrique est coupée. Les programmes, que le système doit exécuter, sont chargés dans la mémoire Flash, dont les emplacements mémoire ne peuvent pas être effacés ou réécrits individuellement. La mémoire flash est ainsi le plus gros module mémoire présent sur les cartes Arduino. La mémoire EEPROM est également une  mémoire non volatile, toutefois les emplacements de mémoire peuvent être réécrits.

Les types de microcontrôleurs suivants sont utilisés sur les cartes Arduino disponibles chez Conrad :

• Le microcontrôleur Atmel SAMD21 présente une tension d'alimentation de 3,3 V et comprend une mémoire flash de 256 kio (1 kibioctet = 1024 octets). Il est équipé d'un module de mémoire EEPROM de 16 kio max. et d'un module de mémoire SRAM de 32 kio. Avec 20 entrées/sorties numériques (broches E/S), 13 entrées analogiques et 6 sorties analogiques, il est intégré par exemple dans Arduino Pro.
• Le microcontrôleur ATmega32u4 fonctionne à une tension d'alimentation de 5 V et comporte une mémoire flash de 32 kio ainsi qu'une mémoire EEPROM de 1 kio et une mémoire SRAM de 2,5 kio . L'utilisateur peut connecter des périphériques à 20 broches E/S numériques ainsi qu'à 12 entrées analogiques et 7 sorties analogiques. Le microcontrôleur ATmega32u4 est utilisé dans Arduino Leonardo.
• Le microcontrôleur ATmega 328 et par exemple intégré dans les cartes Aduino Nano, Uno ou Ethernet et fonctionne à une tension d'alimentation de 5 V. Il dispose d'une mémoire EEPROM de 1 kio ainsi que d'une mémoire SRAM de 2 kio. La mémoire flash peut stocker 32 kio de données. Outre 14  broches E/S numériques, le microcontrôleur dispose de 6 à 8 entrées analogiques et 4 à 6 sorties analogiques.