Le grand livre d'Arduino

613 Pages·2015·66.872 MB·French

by  Erik Bartmann, Danielle Lafarge, Patrick Chantereau

LE GRAND LIVRE
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22 montages realiser avec Arduino
Avec son petit microcontr61eur hautement performant et Electronicien de formation, Erik
facilement programmable, la plate-forme libre Arduino Bartmann est aujourd'hui deve
a revolutionne le mouvement Do It Yourself. Se couplant loppeur pour le principal fournisseur
europeen d'infrastructures infor
aisement avec d'autres composants (ecrans LCD. cap
matiques. Passionne d'electronique
teurs. moteurs ...) . elle est devenue aujourd'hui un element
depuis toujours, ii est l'auteur de
indispensable dans de nombreux dispositifs electroniques.
plusieurs ouvrages sur Arduino,
Sa simplicite d'utilisation, l'etendue de ses applications et
Processing et le Raspberry Pi, parus
son prix modique ont conquis un large public d'amateurs
aux editions O'Reilly.
et de professionnels : passionnes d'electronique, designers,
ingenieurs, musiciens ...
Remarquable par son approche pedagogique. cet ouvrage
de reference vous fera decouvrir le formidable potentiel
d'Arduino. en vous delivrant un peu de theorie et surtout
beaucoup de pratique avec ses 22 montages a realiser. Mise
a
jour avec les dernieres evolutions d'Arduino. cette deu
xieme edition s'est enrichie de deux nouveaux chapitres et
a
de proj ets monter avec un Raspberry Pi ou une carte Yun.
A qui s'adresse ce livre ?
Aux electroniciens, bricoleurs, bidouilleurs, hobbyistes, inge
nieurs, designers, artistes. makers ...
a :
Dans ce livre, vous apprendrez notamment
• creer un sequenceur de lumiere
• fabriquer un afficheur LCD
• commander un moteur pas-a-pas
• realiser un shield
Vl Sur www.serialmakers.com
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presentes dans cet ouvrage.
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LE GRAND LIVRE
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MEME
CHEZ LE EDITEUR
Dans la collection« Serial Makers »
C. PLATT. -L'electronique en pratique.
N°13507, 2013, 344 pages.
C. BosQu:E, 0. NooR et L. RICARD. - FabLabs, etc. Les nouveaux lieux de fabrication numerique.
N°13938, 2015, 216 pages.
M. RICHARDSON et S. W ALLACE. - A la decouverte du Raspberry Pi.
N°13747, 2013, 176 pages.
B . PETTIS, A. KAzIUNAS FRANCE et J. SHERGILL. - lmprimer en 3D avec la MakerBot.
N°13748, 2013, 226 pages.
M. BERCHON. - L'impression 3D (2c edition).
N°13946, 2014, 232 pages.
R. JOBARD. - Les drones. La nouvelle revolution.
N°13976, 2014, 190 pages.
J. BOYER. - Reparez vous-meme VOS appareils electroniques.
N°13936, 2014, 384 pages.
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Erik Bartmann
LE GRAND LIVRE
D'ARDUINO
Deuxieme edition
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EDITIONS EYROLLES
61, bd Saint-Germain
75240 Paris Cedex 05
www.editions-eyrolles.com
Authorized French translation of the German edition of Die elektronische Welt mil Arduino entdecken, 2.Aujlage by
Erik Bartmann, ISBN 978-3-95561-115-6 © 2014 by O'Reilly Verlag GmbH & Co. KG. This translation is published
and sold by permission of O'Reilly Media, Inc., which owns or controls all rights to publish and sell the same.
Traduction autorisee de l'ouvrage en langue allemande intitule Die elektronische Welt mil Arduino entdecken,
2.Auflage d'Erik Bartmann (ISBN: 978-3-95561-115-6)
Adapte de l'allemand par Danielle Lafarge et Patrick Chantereau
L'editeur remercie vivement Olivier Decelle pour sa validation technique de l 'ouvrage.
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@ En application de la Joi du 11 mars 1957, ii est interdit de reproduire integralement ou pattiellement le present ouvrage,
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~ sur quelque support que ce soit, sans l'autorisation de l'Editeur ou du Centre Fran9ais d'exploitation du droit de copie,
·~ 20, rue des Grands Augustins, 75006 Paris.
~ ©Groupe Eyrolles, 2015, ISBN: 978-2-212-14117-7
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Avant-propos
11 est frappant de constater qu'aujourd'hui, nous sommes entoures
d'objets prefabriques qu'il n'est pas possible ou presque de modifier.
a
Ajoute cela, les medias (journaux, television, Internet ... ) qui nous
assenent certaines pseudo-verites que beaucoup tiennent pour
acquises sans chercher plus loin. D'ou le risque d'une mise sous
tutelle insidieuse de l'individu, que nous ne devons absolument pas
sous-estimer. Nous sommes tres peu sollicites pour comprendre notre
environnement quotidien : dans ce contexte, que reste-t-il de notre
creativite ? En lisant ces lignes, vous vous demandez peut-etre quel
est le rapport avec Arduino et si vous avez en main le livre qu' il vous
faut. Pas d'inquietude, si j'ai choisi de debuter cet avant-propos par
ce texte quelque peu provocateur mais somme toute realiste, c' est
parce que cet ouvrage va vous donner les moyens d'exprimer toute
votre creativite.
a
L'electronique est un vaste domaine, ideal pour donner libre cours
son imagination, selon son envie et son humeur. C'est pourquoi cet
a
ouvrage ne se contente pas de presenter des montages prets
l'emploi. Certes, il en faut, mais son but premier est de fournir des
pistes au lecteur pour qu'il developpe ses propres circuits. Les kits de
a
montage electrique, assembler selon un « schema F », sont
d'emblee efficaces et attrayants, et garantissent que tout fonctionne
comme son inventeur l'a souhaite. Mais soyons honnetes : monter un
tel circuit constitue-t-il un exploit remarquable ? Certainement pas.
VJ
Q) En se presentant comme un creuset d'idees, ce livre va beaucoup plus
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loin et favorisera l'inventivite de tout amateur d'electronique.
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Cela etant, un petit coup de pouce sera necessaire au depart, car pour
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.--! developper vos propres projets Arduino, vous devrez d'abord en
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N connaltre les bases. Mais ce processus est tout a fait normal : pour
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apprendre marcher, courir, lire ou ecrire, nous avons du aussi faire
a
appel I' aide d'autrui.
Arduino est un circuit imprime open source. Yous connaissez deja
sOrement ce qualificatif pour des logiciels gratuits, ou chacun peut
prendre part au developpement du projet et y apporter sa contribution.
Ce mode de collaboration, reunissant beaucoup de personnes interes
sees et engagees, possede un fort potentiel et fait clairement avancer
a a
les choses. Les resultats parlent d'eux-memes et n'ont rien envier
ceux des projets commerciaux.
Sous ce nom Arduino se cachent non seulement du materiel mais
aussi un logiciel. On parle alors de Physical Computing, qui designe
la construction de systemes interactifs permettant de connecter le
a
monde physique celui des ordinateurs. Le monde dans lequel nous
vivons est considere comme un systeme analogique, alors que Jes
ordinateurs agissent dans un environnement numerique ne connais
a
sant que les eta ts logiques 0 et 1. C' est nous, in di vidus creatifs, qu' il
appartient d'etablir une liaison entre ces deux mondes et de montrer
par des actions et des faits de quoi nous sommes capables.
Cet ouvrage traite de deux thematiques fondamentales, dont nous ne
pourrions nous affranchir :
• l'electronique (composants et fonctions);
• le microcontroleur (la carte Arduino) .
Naturellement, tout livre etant limite en volume, ces deux themes
n'ont pu etre traites ici de maniere exhaustive. Si vous souhaitez en
savoir davantage, la litterature existante sur ce sujet est abondante,
sans compter routes les informations disponibles sur Internet. Cet
ouvrage se veut juste etre l'instigateur, voire le declencheur, d'une
irrepressible soif d'apprendre. Je serai done tres heureux si j'en suis
un peu pour quelque chose. Mais concentrez-vous d'abord sur
I' ouvrage que vous avez dans Jes mains.
Au debut, tout sera simple et facile au point que certains se demande
ront quel est l'interet de faire clignoter une diode. Pourtant, soyez
assure que ce petit montage est Jui aussi une pierre de !'edifice.
N'oubliez pas qu'une phrase est composee de lettres qui, prises isole
ui
ment, ne veulent pas dire grand-chose, mais qui, une fois assemblees,
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0 nous permettent de communiquer. En electronique, c'est le meme
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principe: tout circuit n'est ni plus ni moins qu'une association judi
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lf) cieuse de composants electriques.
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Nouveautes de la deuxieme
edition
Depuis la sortie de la premiere edition de mon livre sur Arduino, les
choses ont quelque peu evolue : de nouvelles cartes Arduino sont
apparues sur le marche, ouvrant de nouvelles voies creatives. J'en
presenterai quelques-unes au chapitre 2 en detaillant leurs avantages
et inconvenients.
II n'est pas facile pour Arduino de s'affirmer alors que vient d'arriver
l'ordinateur monocarte Raspberry Pi. Beaucoup d'entre nous se sont
deja laisse seduire par Jes promesses de ce nano-ordinateur qui, avec
son systeme d'exploitation Linux et son connecteur GPIO, offre des
possibilites infinies. Pourtant, je ne pense pas qu'il puisse detroner la
carte Arduino, qui possecte deux atouts majeurs : d'une part, elle est
a
specifiquement destinee la realisation de montages electroniques et,
a
d'autre part, elle est tres facile programmer au moyen du langage Cl
C++. D'ailleurs, dans le domaine du prototypage - le montage rapide
de circuits interactifs -, Arduino a toujours une longueur d' avance.
Yous avez une idee, vous attrapez votre carte Arduino et vous
a
commencez a programmer et connecter des composants.
Toutefois, il n'est pas etonnant que de nombreux fans d' Arduino se
sentent menaces par le Raspberry Pi qui fait figure d'etranger ou
d'intrus. Mais ii me semble qu'il se base sur une tout autre approche.
II est davantage destine aux debutants en informatique qui souhaitent
a
s'initier differents langages et decouvrir les principes fondamentaux
de la programmation. 11 convient parfaitement pour un premier
a a
contact avec un mini-ordinateur qui, au fond, n'a rien envier un
veritable ordinateur : comme ses aines, ii est dote de ports pour un
clavier, une souris, un ecran, une connexion reseau ou des peri
pheriques USB, de memoire et d'un processeur.
Arduino, au contraire, a ete con9u pour offrir aux bricoleurs un outil
a
leur permettant de parvenir rapidement un resultat exploitable.
L'interactivite est et demeure au premier plan. La carte Arduino est
imbattable dans le domaine de la collecte de donnees de capteurs
devant etre traitees quasiment en temps reel pour declencher certaines
VJ
Q) (re)actions, comme le pilotage d'actionneurs (moteurs, servomoteurs).
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L>.. Aujourd'hui, on a tendance adopter des positions tres tranchees.
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Tout est soit bon, soit mauvais, noir ou blanc. L'esprit de competition
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..-! domine. Pourtant, pourquoi Jes deux environnements ne pourraient
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N ils pas coexister ? Grace au Raspberry Pi, Arduino pourrait etendre le
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a. Avant-propos
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champ de ses possibilites creatives en repoussant encore les limites au
point que tout, ou presque, serait envisageable. Cela dit, nous nous
a
interesserons essentiellement Arduino dans ce livre, sinon ii aurait
fallu lui donner un autre titre.
Ah, j 'allais oublier un detail. II existe une nouvelle carte Arduino
dotee d'un processeur additionnel sur lequel tourne une distribution
Linux. II s'agit de I' Arduino Yun. Comme vous pouvez le constater,
Jes developpeurs d' Arduino ne se reposent pas sur leurs lauriers et ils
ont senti le vent tourner ! Cette nouvelle carte allie la technologie
Arduino existante au systeme d'exploitation Linux : Jes deux univers
peuvent communiquer pour echanger des donnees ou des informa
tions. Je parlerai aussi de cette nouvelle carte dans ce livre.
Cette deuxieme edition s'est egalement etoffee d'un nouveau chapitre
sur le logiciel de prototypage Fritzing, et de trois nouveaux montages
exploitant le Raspberry Pi et la carte Yun.
Structure de l'ouvrage
Yous allez certainement vite remarquer que le style ernploye dans cet
ouvrage differe un peu de ce qu'on peut lire habituellement. En effet,
j' ai opte pour un ton f amilier et complice. Au fil des pages, je vous ai
donne )e role d'un Candide qui pose ~a et fa des questions, qui YOUS
sembleront pertinentes dans certains cas, et stupides dans d'autres -
mais c'est totalement voulu. En raison de la clarte et de la simplicite de
a
certains sujets, on se refuse parfois poser des questions de peur d'etre
ridicule. Dans ce livre, vous ne connaltrez pas ce sentiment puisque,
a
par chance, quelqu'un d'autre posera ces questions votre place!
Par ailleurs, j'ai prefere ne pas vous confronter des le debut de
l'ouvrage aux principes de l'electronique et de la programmation
Arduino, car cela aurait donne au livre une approche trop scolaire que
je souhaitais precisement eviter. Aussi, Jes thematiques seront abor
dees en temps voulu et integrees dans des exemples. Yous ne dispo
serez ainsi que du strict necessaire au moment precis de
l'apprentissage. En outre, les principales instructions sont regroupees
a a
la fin du Jivre dans Un referentieJ que YOUS pourrez consulter tout
ui moment si besoin.
Q)
0 La structure de chaque chapitre suit un deroulernent relativement
L>..-
UJ classique. Je commence par presenter les differentes thematiques qui
lf) y seront traitees, afin que vous ayez un apen;u de ce qui vous attend,
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puis j'entre dans le vif du sujet en developpant et analysant le theme
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