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RÉSUMÉ
Les plateformes bas-coût sont populaires pour la formation en électronique et informatique sur des applications utilisant capteurs et actionneurs. Ils permettent aux hobbyists de prototyper des applications dans de nombreux domaines comme la domotique, la robotique, l’audio, la vidéo, etc. Arduino et Raspberry sont les exemples type de ces plateformes, qui ont conduit à des communautés larges d’utilisateur avec forums, tutoriels, projets, logiciels disponibles, etc. Les caractéristiques matérielles et logicielles sont présentées, ainsi que des exemples de projets.
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-
Daniel ETIEMBLE : Ingénieur de l’INSA de Lyon - Professeur émérite à l’université Paris Saclay
INTRODUCTION
Les plateformes de développement faible coût, dont les plus populaires sont Arduino et Raspberry, ont un rôle essentiel pour la formation en électronique et informatique et pour le prototypage de petits systèmes embarqués, par exemple en robotique, domotique, audio, vidéo, etc. C’est ce qui a conduit à la création de larges communautés d’utilisateurs (enseignants et amateurs) avec des forums, tutoriels, projets, logiciels en ligne.
Dans cet article, les caractéristiques de base sont d’abord présentées : le prix, le processeur et l’environnement logiciel. Les caractéristiques liées aux applications sont ensuite abordées : à un exemple simple pour la formation en électronique succède la présentation des différents capteurs et actionneurs qui seront contrôlés par le microcontrôleur ou processeur de la plateforme. Les différentes interfaces nécessaires pour les applications existent sous forme de modules (cartes) indépendants ou sont intégrées dans les plateformes qui sont de véritables nano-ordinateurs : WiFi et Bluetooth, interfaces graphiques et audio, Ethernet, etc. Après cette présentation générale, nous examinerons plus en détail les offres d’Arduino et de Raspberry Pi, qui sont les exemples les plus significatifs de telles plateformes.
Les spécificités de la programmation Arduino et Raspberry sont abordées, avec de petits exemples de programme. Deux exemples de projets de contrôle de robots sont présentés. L’article se termine par les éléments marquants des plateformes Arduino et Raspberry : résumé des caractéristiques, communautés, volumes de ventes.
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MOTS-CLÉS
prototypage Plateformes de développement bas-coût Formation en électronique et informatique Arduino Raspberry
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Caractéristiques liées aux applicationsArticle inclus dans l'offre
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2. Caractéristiques de base
2.1 Prix
En 2022, les prix des PC portables se chiffrent en centaines d’euros. Pour un usage bureautique, les prix sont de l’ordre de 300 à 400 €. Pour un usage multimédia (lecture de vidéos, création de documents avec graphiques, stockage de photos), les prix sont de l’ordre de 500 à 600 €. Les amateurs de jeux vidéo voudront notamment une carte graphique performante, un disque de grande capacité et les prix dépassent les 800 €, pouvant atteindre 2 500 à 3 000 €. Les prix des plateformes faible coût se chiffrent en dizaines d’euros.
En mai 2022, une carte Arduino Nano coûte moins de 20 €. Les prix de la série Arduino MKR vont de 25 € à 70 €. La figure 2 présente le prix des cartes Arduino en 2020.
La carte Pico de Raspberry coûte 5 €. La série la plus performante, Raspberry P4, a des prix variant de 35 à 300 €. Ces prix dépendent bien évidemment du CPU utilisé, de la quantité de mémoire, des interfaces disponibles et de la disponibilité commerciale des composants.
HAUT DE PAGE2.2 Processeur
On pourrait penser qu’un faible coût implique un CPU peu cher et donc peu performant. C’est le cas pour les produits à moins de 20 €. C’est de moins en moins vrai quand on monte dans la gamme.
HAUT DE PAGE
La version Nano d’Arduino utilise un microcontrôleur 8 bits (ATM Mega de Microchip). Le jeu d’instructions AVR est de type RISC. Le processeur fonctionne à 16 MHz avec 2 ko de SRAM, 32 ko de mémoire flash et 1 ko EEPROM.
La version Pico de Raspberry Pi utilise le microcontrôleur RP2040 basé sur le bi-cœur M0+ de ARM fonctionnant à 133 MHz avec 264 ko de SRAM. Le CPU M0+, apparu en 2012, est un processeur RISC 32 bits avec un pipeline de 2 étages, un multiplieur matériel. C’est un processeur sans unité de calcul flottant, sans cache et sans dispositif de protection mémoire (MMU). Après le modèle M0, le CPU correspond aux versions les plus simples des RISC scalaires, voire superscalaires, pour remplacer les microcontrôleurs...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BARTMANN (E.) - Le grand livre d’Arduino, - Eyrolles (2018).
-
(2) - NUSSEY (J.) - Arduino pour les Nuls, - 3e édition. First interactive (2022).
-
(3) - SPAHIC (B.) - Arduino pour débutants : créer son propre projet électronique en 7 jours. - Édition indépendant (2022).
-
(4) - ENGLER (O.) - Programmer en s’amusant avec Arduino pour les Nuls, - First interactive (2021).
-
(5) - MARGOLIS (M.) - La boîte à outils Arduino, - 2e édition, Dunod (2019).
-
(6) - MOCQ (F.) - Raspberry Pi 4 – Exploitez tout le potentiel de votre nano-ordinateur, - La Fabrique (2021).
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