vendredi 29 juin 2012

Carte SD et Arduino


Voici une marche à suivre pour brancher un lecteur de carte SD (le modèle fabriqué par LC Studio qu'on feut facimement trouver sur eBay pour une bouchée de pain).

Veuillez remarquer que cet article n'est pas l'article d'origine que j'avais rédigé et publié le 29 juin 2012:  ce que vous lisez en ce moment a plutôt été rédigé le 5 mai 2013, alors que j'ai une bien meilleure expérience des lecteurs de carte SD.

Dans mon article initial, je branchait directement le lecteur SD à l'Arduino, sans prendre la précaution d'abaisser le signal.  Il faut éviter de procéder de cette façon:  l'Arduino produit un signal de 5 V, alors que les cartes SD sont conçues pour fonctionner sous 3,3 V.  Certains modules de cartes SD (plus élaborés, et donc plus coûteux) comportent déjà un circuit qui abaisse à 3,3 V les tensions d'entrée, mais ce n'est pas le cas du module fabriqué par LC Studio.  L'entrée "+5" est la seule qui puisse être branchée à 5 volts, parce qu'elle est munie d'un régulateur de tension. Les résistances que vous voyez sur la carte sont les "pull ups" et non des diviseurs de tension.

Qu'arrive-t-il si vous acheminez à votre lecteur de carte SD des signaux de 5 V?  Je l'ai fait par erreur pendant plusieurs mois, et mon lecteur n'a pas été endommagé.  Toutefois, je soupçonne que l'utilisation de signaux de 5 volts était la cause d'un fonctionnement assez erratique:  mon lecteur fonctionnait parfois, et à d'autres moments il refusait de fonctionner sans que j'aie changé quoi que ce soit au circuit ou au sketch exécuté par l'Arduino.

Une façon possible d'abaisser à 3,3 volts le signal de 5 volts émis par l'Arduino consisterait à utiliser un simple diviseur de tensions (deux résistances en série).  Cette pratique est toutefois déconseillée par l'auteur de la librairie SD, car le signal de 3,3 V  risque d'être déformé par des transitions exponentielles qui perturbent l'interprétation correcte des signaux.  Certaines personnes rapportent avoir obtenu d'excellents résultats en utilisant des diviseurs de tension, dans mon cas ça fonctionnait très mal.

Il faut plutôt abaisser le signal au moyen d'un circuit intégré spécialisé, capable de réagir suffisemment rapidement:  le 74HC125.  Il contient 4 buffers qui produisent à leur sortie une copie du signal logique d'entrée, mais à un voltage égal à celui qui l'alimente.  Dans notre cas, nous allons alimenter le CI à 3,3 V: chaque fois qu'il recevra un signal logique de 5 V à l'entrée, il émettra un signal logique de 3,3 V à la sortie.

Cette transformation doit être effectuée pour les signaux SPI qui vont de l'Arduino vers le lecteur de cartes SD:  CS (chip enable), SCK (serial clock) et MOSI (master out, slave in).  Toutefois, il ne serait pas approprié d'altérer le signal MISO (master in, slave out) qui est émis à 3,3 V par le lecteur SD (l'Arduino interprète un signal de 3,3 V comme une valeur logique haute).

Notez également qu'il faut éviter que les fils utilisés pour les branchements soient trop longs.

Les connexions

Le lecteur de cartes SD est muni de deux rangées de connecteurs mâles identiques, probablement pour faciliter le branchement simultané de plusieurs périphériques SPI au même Arduino.  Vous pouvez évidemment utiliser infiféremment n'importe quelle de ces deux rangées.

Trois connecteurs du module SD sont branchés directement à l'Arduino:

GND du module SD --->  GND de l'Arduino
+5 du module SD ----> 5 V de l'Arduino  (OU +3.3 du module SD ---> 3V3 de l'Arduino)
MISO du module SD ----> 12 de l'Arduino (ou 50 si c'est un Mega)

Trois autres connecteurs du module SD sont plutôt branchés au 74HC125 (voir l'illustration ci-dessous):  les signaux émis respectivement par les sorties 10, 11 et 13 de l'Arduino n'atteindront les entrées "CS", "MOSI" et "SCK" du module de carte SD qu'après avoir été abaissé à 3,3 V par le 74HC125.

Pour tester le fonctionnement correct de votre carte SD, vous pouvez exécuter l'exemple "CardInfo" distribué avec la version 1.0 de l'environnement de programmation Arduino.

J'ai aussi fait ce petit sketch en pigeant dans les exemples officiels:  après avoir vérifié la présence de la carte SD, je vérifie son contenu, puis je créé un nouveau fichier pour y écrire une quelconque banalité.  Voilà qui sera certainement utile dans un futur projet plus ambitieux...

Cliquez ici pour voir le sketch.

Yves Pelletier (Twitter: @ElectroAmateur)


mardi 26 juin 2012

Arduino, clavier numérique et afficheur LCD

Je me suis procuré un petit clavier numérique à 16 touches:  il s'agit du modèle qui ne coûte presque rien en frais postaux puisqu'il est aussi mince et flexible qu'un petit carré de carton.  J'ai l'intention d'ajouter ce clavier numérique à mon clavier MIDI, car j'ai constaté que naviguer à travers des dizaines de banques de sons en ne disposant que d'un bouton "up" et d'un bouton "down", ce n'est vraiment pas pratique.  Grâce à ce "keypad", je pourrai accéder directement à la banque de son désirée, à la condition de connaître son numéro.

Mais avant tout, j'ai fait quelques tests afin de me familiariser avec mon nouveau gadget.

Il s'agit donc d'un petit clavier comportant 16 touches:  en plus des chiffres, j'ai les 4 premières lettres de l'alphabet, ainsi que les symboles "*" et "#".  8 connecteurs permettent de le brancher à l'Arduino.  Au moyen d'un multimètre, j'ai rapidement constaté que les 4 premiers connecteurs sont reliés aux lignes alors que les 4 derniers sont reliés au colonnes.  Par exemple, si j'appuie sur la touche "6" (deuxième ligne, troisième colonne), la résistance devient nulle entre les connecteurs 2 et 7.

Après avoir installé la librairie "keypad", j'ai expérimenté le sketch suivant, pour vérifier que tout fonctionnait convenablement:  chaque fois qu'une touche est enfoncée, le nom de la touche est affiché dans le "serial monitor".  La seule modification notable par rapport au sketch fourni avec la librairie, c'est que j'ai dû régler le "debounce time" à une valeur assez élevée, car les touches avaient tendance à réagir deux fois quand mon intention était de ne les enfoncer qu'une seule fois.

Cliquez ici pour le sketch "Keypad_intro".

Ensuite, j'ai ajouté un afficheur à cristaux liquides afin que le clavier numérique contrôle ce qui était affiché à l'écran (une sorte de mini machine à écrire, si on veut).  Dans ce sketch, la touche "*" permet d'effacer le dernier caractère affiché.  

Ce fut l'occasion de faire l'essai de mon nouveau Arduino Mega car mon afficheur LCD a besoin de 6 ports numériques, alors que le clavier en nécessite 8!  
(Voir cet article pour les branchements de mon afficheur.)

Cliquez ici pour le sketch "ArduinoTypewriter".

Finalement, j'ai conçu un petit "Quiz Mathématique" permettant de pratiquer mon calcul mental:  si on presse la touche "A", l'afficheur nous propose une addition.  On tape la réponse, on appuie sur la touche "#" et l'afficheur nous indique si notre réponse est correcte ou non.  Pour se faire proposer une autre addition, on appuie à nouveau sur la touche "A"... ou sur la touche "B" si on préfère une soustraction (la touche "C" propose une multiplication, et la touche "D" propose une division).  C'est un peu comme une calculatrice, mais à l'envers puisque c'est vous qui devez trouver la réponse.  Encore une fois, la touche "*" permet d'effacer le dernier caractère affiché, afin de corriger une erreur d'entrée.

Cliquez ici pour le sketch "MathQuiz".

Yves Pelletier (Twitter: @ElectroAmateur)


vendredi 15 juin 2012

MIT 6.002x: un bilan

Le cours "Electronics and Circuits" offert par MITx est terminé depuis quelques jours déjà.  MITx (maintenant rebaptisé edX suite à une fusion avec Harvard), est l'initiative de cours en ligne gratuits offerte par le célèbre Massachusetts Institute of Technology (j'en avais brièvement parlé ici, lors de mon inscription au cours).

Le moins qu'on puisse dire, c'est que ce cours a suscité de l'intérêt:  plus de 150 000 personnes d'origines diverses y ont ouvert un compte.  Par contre, seulement 69 000 d'entre eux ont réellement démarré le cours en s'attaquant aux exercices proposés lors de la première semaine.  Environ 10 000 étudiants étaient encore actifs au milieu du semestre, et 7 157 d'entre nous avons réussi le cours.

Le faible taux de persévérance et de réussite n'a rien de surprenant:  le cours était assez difficile et demandait une appréciable quantité de travail hebdomadaire.  De nombreux étudiants ont réalisé en cours de route que leurs connaissances en mathématiques étaient trop chancelantes pour leur permettre d'effectuer les tâches demandées (équations différentielles, nombres complexes...).

Le Dr. Anant Agarwal a quand même de quoi être fier:  combien de professeurs peuvent se vanter d'avoir offert une formation universitaire de qualité à plus de 7000 personnes en 14 semaines seulement?

J'ai personnellement apprécié l'expérience.  J'ai appris beaucoup de choses sur un sujet qui me passionne (les mosfets, les amplificateurs opérationnels, etc).  Les explications sur vidéo données par le professeur Agarwal étaient d'une impressionnante limpidité (malgré leur longueur parfois excessive causée par des répétitions à mon avis inutiles).  Les devoirs constituaient toujours un défi, mais le dynamique groupe de discussion était d'une aide précieuse pour obtenir quelques indices.  Et le simulateur de circuits permettait de combler en partie la principale lacune d'un cours en ligne:  l'impossibilité d'avoir accès à du matériel de laboratoire...

Pour ceux qui l'ont manqué, le cours 6.002x sera redémarré au cours des prochains mois; edX offrira dès l'automne de nouveaux cours qui n'ont malheureusement pas été identifiés.

Je participerai certainement à d'autres cours offerts par edX (ou par d'autres services du même genre, comme Coursera ou Udacity)...mais j'aimerais bien qu'une université francophone suive cet exemple et commence aussi à offrir des cours gratuits en ligne!

Yves Pelletier (Twitter: @ElectroAmateur)


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