Arduino UNO

La carte Arduino UNO est la carte la plus emblématique et la plus utilisée de sa famille Arduino. De petite taille que nous pouvons la loger faiclement un peu partout, et équipée d'un microcontrôleur de type ATmega328P, elle nous offre une meilleure combinaison entre la simplicité de la programmer, sa performance dans son traitement mais aussi plusieurs autres diverses fonctionnalités., Cette mini-carte est idéale pour l’apprentissage et l'initiation de l’électronique, le codage, la domotique et la robotique.

Pourquoi on l'appelle UNO ?

Le terme UNO signifie le numéro UN en italien. Il a été choisi pour marquer le début d'une nouvelle forme matérielle et logicielle de la solution Arduino. Cette carte était aussi la première d'une série de carte de carte de nouvelle génération, la plus emblématique de nos jours intégrant un port USB. Il est à noter que la toute première version de carte Arduino intégrant un port USB n'était pas la version UNO mais plutôt la carte Arduino Diecimila sortie en 2007.

Le microcontroleur ATmega328P

Historiquement, l'Arduino UNO est équipé d'un microcontrôleur de type ATmega328P, un circuit intégré qui encapsule principalement une unité logique et une unité de traitement.

Ce circuit intégré nous exécute notre programme que nous téléversons vers notre carte depuis l'éditeur proposé par Aduino, la solution Arduino IDE. Doté de 28 pins, ce microcontrôleur est capable de lire des signaux analogiques comme des signaux numériques et aussi commander des actionneurs. Soit concrètement, des signaux provenant de capteurs, appelés aussi entrées, et commander des actionneurs comme des diodes LED, des moteurs, ..., que nous appelons aussi sorties.

Ce microcontrôleur intègre plusieurs mémoires internes de telles que :

• Une mémoire de type Flash pour héberger notre programme,
• Une mémoire volatile, appelée aussi mémoire SRAM pour stocker les données temporaires nécessaires pour l'exécution de notre solution.
• Une mémoire de type EEPROM pour les données stockées durablement.

En plus des différentes unités de traitement et de ses mémoires, ce circuit intègre aussi des périphériques internes de types convertisseurs analogique-numérique (appelé aussi en anglais ADC), des minuteries (appelé aussi en anglais timers) et des interfaces de communication tels que UART, SPI, I2C.

Sa fréquence est de 16 MHz, ce qui lui permet de gérer efficacement des projets simples en temps réel sauf que ses ressources restent assez limitées comme la taille maximale de 2 kbits pour le bloc de la mémoire SRAM, ce qui nous oblige parfois d’optimiser notre code source pour les applications complexes (principalement gourmande en mémoire pour stocker les différentes variables de notre programme).

Les dimensions d'une carte Arduino UNO

De dimensions (dites aussi tailles) assez réduites par rapport à d'autres cartes disponibles sur le marché proposées par Arduino ou d'autres fabricants, cette carte ne fait que 68.6 mm en longueur et 53.4 mm en largeur. L'image vectorisée ci-dessous nous présente une représentation vectorisée de la carte Arduino UNO ainsi que ses dimensions :

Nous vous informons que l'image ci-dessus a été créée manuellement par electro-robot et que nous avons essayé de reproduire avec le maximum de détails possibles.

Sur le marché aujourd'hui, nous retrouvons principalement deux versions de cette carte ; la carte Arduino UNO dans sa version R3 et la carte Arduino UNO dans sa version R4. La taille de la nouvelle version Arduino UNO R4 est quasiment la même que celle de sa version précédente, à un millimètre près. Le tableau ci-dessous nous détaille cette légère différence de dimensions entre ces trois références :

Comme nous pouvons le constater, la différence entre les 3 cartes est très faible et ne fait que quelques dixièmes de millimètres. Ce qui nous laisse la possibilité de faire évoluer nos solutions et nos projets initialement créés avec la carte Rev3 vers l'une de ces nouvelles cartes de la même famille Arduino UNO Minima ou WiFi.

Arduino UNO R4 est une nouvelle version ?

Oui, cette nouvelle référence, que nous pouvons aussi appeler version, est une génération qui remplacera petit à petit la fameuse carte Arduino UNO Rev3 en nous proposons deux nouvelles références ; Arduino UNO 4 Minima et Arduino UNO 4 WiFi.

Caractéristiques de la carte UNO

La carte Arduino UNO R3

Pour mieux découvrir les spécifications techniques d'une carte programmable dans sa version R3, le tableau ci-dessous résume cela :

La carte Arduino UNO R4 Minima et WiFi

Pour mieux découvrir cette différence avec la carte la plus populaire, le tableau ci-dessous vous présente les spécifications techniques de ces deux cartes Arduino UNO R4 Minima et Arduino UNO WiFi :

Vous souhaitez découvrir plus de détails techniques, vous pouvez faire référence à la page officielle de ce projet sur le site de la solution Arduino.cc : https://docs.arduino.cc/hardware/uno-rev3

Schéma et connectiques : Arduino UNO Rev3

Pour découvrir cette carte pour la première fois, nous vous proposons l'image vectorisée ci-dessous qui nous détaille les différents éléments présents sur notre carte Arduino UNO. A citer les principaux composants (appelés en anglais components) et les ports (appelés en anglais pins) disponibles aussi :

Comment alimenter cette carte ?

Pour faire fonctionner une carte Arduino UNO, avant tout, il est nécessaire de l'alimenter en tension électrique externe. Pour cela, nous pouvons utiliser l'une des deux options suivantes :

• Soit via son connecteur jack (prise DC de taille 2.1 mm, centre positif)  en la connectant à une source de tension entre 6V et 20V (nous vous recommandons de de préférence 7.5V et il est fortement conseillé d'éviter les sources d'alimentation de type 12V et plus).
• Soit via son port USB B : dans ce cas, la carte sera alimentée par une tension d'alimentation de 5V; soit fournie par un chargeur USB, par un ordinateur ou tout autre périphérique disposant d'un port USB.

Comment programmer une carte Arduino UNO ?

Pour programmer votre nouvelle carte, vous aurez besoin d'un ordinateur doté d'un port USB et d'un câble USB-USB dont l'une de ces extrémités soit de type USB-B et l'autre soit compatible avec l'un de vos ports USB existants sur votre ordinateur (en général, les ordinateurs de nos jours sont équipés de plusieurs ports USB de type A ou type C), ainsi que de la solution Arduino IDE.

Quel logiciel pour programmer ? Pour programmer une carte de la famille Arduino, vous aurez besoin du logiciel officiel Arduino IDE (appelé aussi IDE en anglais pour l'abréviation Integrated Development Environment) pour écrire, compiler et transférer votre code de votre ordinateur vers votre carte. Ce logiciel est téléchargeable gratuitement à partir du site officiel de la solution Arduino.cc. Vous trouverez l'ensemble des logiciels (ie solutions informatiques) proposés par Arduino.cc dans cette page : https://www.arduino.cc/en/software/

Mon premier code avec Arduino UNO

Pour vous initier avec cette carte, nous vous proposons ce premier code simple à analyser ensemble :

void setup() {
  pinMode(2, INPUT);
  pinMode(13, OUTPUT);
}

void loop() {
  if (digitalRead(2) == HIGH) {
    digitalWrite(13, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(13, LOW);
  }
}

Ce code nous permet de contrôler une diode LED à l’aide d’un bouton poussoir. Nous pouvons apprendre rapidement :

• Comment lire une entrée binaire : la fonction digitalRead le permet. Elle nous lit la valeur binaire à l'entrée de la pin 2 de notre carte.
• Comment écrire une sortie binaire : la fonction digitalWrite le réalise. Elle permet d'écrire une valeur binaire à la sortie d'une pin de notre carte.
• A utiliser une structure conditionnelle if ... else ... pour tester l'état de l'entrée afin d'afficher la valeur binaire correspondante.

Découvrons Arduino UNO ensemble

Après ce premier code, nous vous proposons une première activité de découverte complète avec une explication détaillée, pour réaliser un feu tricolore programmé à l'aide d'une carte Arduino UNO que vous allez programmer à l'aide de la solution Arduino IDE. Durant cette activité, vous allez pouvoir :

• découvrir cette carte programmable (si elle est nouvelle pour vous),
• comprendre comment la brancher dans un schéma électrique simple,
• la programmer à l'aide de la solution propriétaire proposée par Arduino
• compiler votre programme et le tester en temps réel.

Pour débuter, nous vous partageons les deux activités, que vous pouvez réaliser chez vous pas à pas, chez vous :

• Réalisation d'un feu tricolore avec Arduino UNO
• Commande séquentielle de 4 diodes LED avec Arduino Uno

Vous trouverez d'autres activités pédagogiques proposées par Electro & Robot dans notre page dédiée : Les activités