Processing sur Raspberry Pi: clignotement d'une LED

Il y a quelques jours, on annonçait sur le blog officiel de Raspberry Pi le lancement d'une nouvelle version de l'environnement de programmation Processing.  L'intérêt de cette nouvelle version, c'est qu'elle supporte officiellement le Raspberry Pi et est accompagnée d'une bibliothèque permettant l'accès aux pins GPIOs.

Pour installer ce nouveau logiciel, il s'agit de coller la ligne suivante dans le terminal:

curl https://processing.org/download/install-arm.sh | sudo sh

(L'installation a pris 4 minutes dans mon cas).

Suite à l'installation, on peut accéder au logiciel dans la catégorie "Programmation".

L'interface épurée rapelle un peu l'IDE Arduino.

Processing est très utile, entre autres choses, pour produire des effets graphiques à l'écran.  Nous aurons certainement l'occasion d'exploiter ce genre de caractéristiques un de ces jours mais, la priorité de ce blog étant l'électronique, cette première exploration de Processing consistera à faire clignoter une LED.

Le circuit:

Le circuit est constitué d'une LED branchée en série à une résistance de protection (220 Ω, par exemple). Le tout est branché à la pin BCM 14 et à une des pins GND, tel qu'illustré ci-dessous. (GND est la 3e pin en haut à partir de la gauche, alors que 14 est la 4e pin en haut à partir de la gauche.)

Attention, la LED n'est pas réversible: c'est sa broche la plus longue qui doit être du côté de la pin 14.

Le sketch:

Ça ressemble beaucoup à un sketch Arduino!  La principale différence est que, puisque processing est généralement utilisé sur des ordinateurs conventionnels, une bibliothèque est nécessaire pour le contrôle des pins GPIO.  Et plutôt que s'appeler "loop", la boucle principale qui s'exécute à répétition pendant toute la durée du programme s'appelle "draw".


Pour exécuter ce sketch, vous cliquez sur le bouton en haut à gauche de la fenêtre de Processing (ou vous choisissez "Exécuter" dans le menu "Sketch").  Au bout de quelques secondes, une petite fenêtre carrée grise apparaît.  Il s'agit de cliquer dans cette fenêtre pour démarrer ou interrompre le clignotement de la LED.

Si vous préférez, vous pouvez également faire clignoter une LED branchée au Raspberry Pi en utilisant Python ou Scratch.

Yves Pelletier   (Twitter, Facebook)

Une sortie analogique pour l'Arduino: réseau R2R

Il y a quelques mois, nous avions exploré une première méthode pour produire un signal analogique au moyen d'une carte Arduino:  en faisant passer le signal modulé en largeur d'impulsion (pwm) par un filtre passe-bas (constitué d'une résistance et d'un condensateur), nous pouvions obtenir n'importe quelle tension continue située entre 0 et 5 V.  Il s'agit d'une méthode simple et efficace si nous désirons obtenir un signal continu, ou de basse fréquence. La présence du filtre passe-bas, toutefois, rend cette méthode peu satisfaisante si nous avons besoin d'un signal analogique qui varie rapidement.

Qu'à cela ne tienne, nous explorons aujourd'hui une autre façon d'ajouter une sortie analogique à notre carte Arduino:  nous allons construire un convertisseur numérique-analogique de type "réseau R-2R".

Combien de bits?

Plus notre système comporte un grand nombre de bits, meilleure sera la résolution du signal de sortie. Une meilleure résolution signifie que notre signal de sortie, tout en étant restreint à une valeur située entre 0 et 5 V, pourra prendre un plus grand nombre de valeurs possibles.

Par exemple, chaque sortie numérique de l'Arduino corespond à 1 bit:  elles peuvent prendre deux valeurs possibles:  0 ou 1 (0 ou 5 V).

Un système à 2 bits peut prendre 4 valeurs possibles:  les valeurs binaires 00, 01, 10 et 11 (qui pourraient correspondre, par exemple, à 0 V, 1,7 V, 3,3 V et 5 V).

Un système à 3 bits peut prendre 8 valeurs possibles:  les valeurs binaires 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 et 111 (si on sépare 5 volts en 8 parts égales, on obtient 0 V, 0,7 V, 1,4 V, 2,1 V, 2,9 V, 3,6 V, 4,3 V et 5 V).

Par contre, chaque bit étant contrôlé par une sortie de l'Arduino, plus notre système comporte un grand nombre de bits, plus il accaparera un grand nombre de sorties sur l'Arduino.

Je vous propose ici un réseau R-2R à 8 bits, ce que correspond à 256 valeurs possibles:  la tension de sortie pourra donc prendre n'importe quelle valeur située entre 0 et 5 volts, par bonds de 0,02 volts.

Le circuit

Le circuit s'appelle "réseau R-2R" parce qu'il est constitué d'une alternance de résistances identiques (R) et de leur double (2R).  J'ai utilisé des résistances R de 10 kΩ et des résistances 2R de 20 kΩ.

(Vous pouvez cliquer sur le schéma pour le voir en plus gros).

Attention à la précision des résistances:  si elles ne sont qu'approximativement égales, votre signal analogique risque de varier avec des bonds irréguliers.  J'ai mesuré chaque résistance utilisée, en ne retenant que celles qui se situaient à l'intérieur d'une tolérance de 0,5%.

Dans ce circuit, la sortie 2 de l'Arduino représente le bit de poids faible, alors que la sortie 9 représente le bit de poids fort.  Ainsi, si toutes les sorties sont à 0 sauf la numéro 2, ça correspond au nombre binaire 00000001, alors que si toutes les sorties sont à 0 sauf la numéro 9, ça correspond au nombre binaire 10000000.  La tension de sortie est nulle quand toutes les sorties sont à 0 (nombre binaire 00000000) et elle est à son maximum (presque 5 V) quand toutes les sorties sont à 5 V (nombre binaire 11111111).


Sketch

Voici d'abord un sketch qui permet à l'utilisateur d'entrer la valeur numérique de la tension de sortie qu'il désire au moyen du moniteur série.  Vous pouvez tester ce sketch en branchant un voltmètre à la sortie.

Dans ce deuxième sketch, les sorties de l'Arduino prennent successivement toutes les valeurs binaires situées entre 00000000 et 11111111:  il en résulte un signal en dent de scie.  Ce signal pourrait être capté avec un oscilloscope, mais ici je l'ai mesuré au moyen de l'entrée A0 de l'Arduino.  On peut visualiser les valeurs numériques dans le moniteur série ou, mieux encore, visualiser le signal dans le nouveau traceur série de l'environnement de programmation Arduino.

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Le traceur série (Arduino IDE version 1.6.6)

La version 1.6.6 de l'environnement de programmation Arduino a été lancée aujourd'hui et, parmi les nouveautés, mon attention a été attirée par le traceur série ("serial plotter").  Ce nouvel outil vous permet de représenter sous forme de graphique les données numériques acheminées vers le moniteur série.

Par exemple:  je vais faire varier le signal à l'entrée A0 au moyen d'un potentiomètre.

Pour le sketch, rien de bien compliqué:  je fais exactement comme si je désirais accumuler les données dans le moniteur série.

Mais plutôt qu'ouvrir le moniteur série, j'ouvre le traceur série, disponible dans le menu "Outils".

Et voilà ce que j'obtiens en tournant le bouton du potentiomètre:

D'après ce que j'ai pu constater, le traceur série affiche un nombre fixe de données.  Plus vous insérez un long délai dans la boucle (entre deux mesures successives), plus vous pourrez afficher dans la même fenêtre des données échelonnées sur une longue période de temps.

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