[WIKI] Arduino

Arduino est un circuit imprimé en matériel libre (dont les plans de la carte elle-même sont publiés en licence libre mais dont certains composants sur la carte, comme le microcontrôleur par exemple, ne sont pas en licence libre) sur lequel se trouve un microcontrôleur qui peut être programmé pour analyser et produire des signaux électriques, de manière à effectuer des tâches très diverses comme la domotique (le contrôle des appareils domestiques - éclairage, chauffage…), le pilotage d'unrobot, etc. C'est une plateforme basée sur une interface entrée/sortie simple. Il était destiné à l'origine principalement mais pas exclusivement à la programmation multimédia interactive en vue de spectacle ou d'animations artistiques. C'est une partie de l'explication de la descendance de son interface de programmation de Processing, lui-même inspiré de l'environnement de programmation Wiring1.

Arduino peut être utilisé pour construire des objets interactifs indépendants (prototypage rapide), ou bien peut être connecté à un ordinateur pour communiquer avec ses logiciels (ex. : Macromedia Flash, Processing, Max/MSP, Pure Data,SuperCollider). En 2011, les versions vendues sont pré-assemblées. Des informations sont fournies pour ceux qui souhaitent assembler l'Arduino eux-mêmes.

Le projet Arduino a reçu un titre honorifique à l'Ars Electronica 2006, dans la catégorie Digital Communities.

Matériel

Un module Arduino est généralement construit autour d'un microcontrôleur Atmel AVR (ATmega328 ou ATmega2560 pour les versions récentes, ATmega168 ou ATmega8 pour les plus anciennes), et de composants complémentaires qui facilitent la programmation et l'interfaçage avec d'autres circuits. Chaque module possède au moins un régulateur linéaire5V et un oscillateur à quartz 16 MHz (ou un résonateur céramique dans certains modèles).

Le microcontrôleur est pré-programmé avec un bootloader de façon à ce qu'un programmateur dédié ne soit pas nécessaire.

Les modules sont programmés au travers d'une connexion série RS-232, mais les connexions permettant cette programmation diffèrent selon les modèles. Les premiers Arduino possédaient un port série, puis l'USB est apparu sur les modèles Diecimila, tandis que certains modules destinés à une utilisation portable se sont affranchis de l'interface de programmation, relocalisée sur un module USB-série dédié (sous forme de carte ou de câble).

L'Arduino utilise la plupart des entrées/sorties du microcontrôleur pour l'interfaçage avec les autres circuits. Le modèle Diecimila par exemple, possède 14 entrées/sorties numériques, dont 6 peuvent produire des signaux PWM, et 6 entrées analogiques. Les connexions sont établies au travers de connecteurs femelle HE14 situés sur le dessus de la carte, les modules d'extension venant s'empiler sur l'Arduino. Plusieurs sortes d'extensions sont disponibles dans le commerce.

Les modules non officiels « BoArduino » et « Barebones », compatibles avec la technologie Arduino, utilisent des connecteurs mâle pour une utilisation aisée avec des plaques de test.

Logiciel

Le logiciel de programmation des modules Arduino est une application Java, libre et multi-plateformes, servant d'éditeur de code et de compilateur, et qui peut transférer le firmwareet le programme au travers de la liaison série (RS-232, Bluetooth ou USB selon le module). Il est également possible de se passer de l'interface Arduino, et de compiler les programmes via l'interface en ligne de commande2.

Le langage de programmation utilisé est le C++, compilé avec avr-g++ 3, et lié à la bibliothèque de développement Arduino, permettant l'utilisation de la carte et de ses entrées/sorties. La mise en place de ce langage standard rend aisé le développement de programmes sur les plates-formes Arduino, à toute personne maîtrisant le C ou le C++.

Plateforme

Matériel officiel

Les modules d'origine des différentes versions de l'Arduino sont fabriqués par la société italienne Smart Projects. Quelques-unes des cartes de marque Arduino ont été conçues par la société américaine SparkFun Electronics.

Treize versions des cartes de type Arduino ont été produites et vendues dans le commerce à ce jour dans l'ordre chronologique ci-dessous :

1. Serial Arduino programmé avec une connexion série par connecteur DB9 et utilisant un ATmega8.
2. Arduino Extreme, programmable via une connexion USB et utilisant un ATmega8.
3. Arduino Mini, une version miniature de l'Arduino utilisant un ATmega168 de type CMS.
4. Arduino Nano, une version encore plus petite de l'Arduino alimenté par USB et utilisant un ATmega168 de type CMS(Atmega328 pour la nouvelle version).
5. LilyPad Arduino, une conception de type minimaliste pour permettre une application portable utilisant un ATmega168 de type CMS.
6. Arduino NG, programmable via une connexion USB et utilisant un ATmega8.
7. Arduino NG plus, programmable via une connexion USB et utilisant un ATmega168.
8. Arduino Bluetooth(BT), programmable via une connexion Bluetooth et utilisant un ATmega168.
9. Arduino Diecimila, possède une interface USB et utilise un ATmega168 dans un boitier format DIL28. (16 ko flash, 1 ko SRAM, 0,5 ko EEPROM)
10. Arduino Duemilanove (2009) utilise un Atmega168 et est alimenté en électricité par le connecteur USB ou une alimentation externe avec commutation automatique4. La nouvelle version5 est équipé d'un ATmega328 (32 ko de flash, 2 ko de SRAM, et 1 ko d'EEPROM).
11. Arduino Mega est équipé d'un ATmega1280 de type CMS pour avoir des Entrées/Sorties supplémentaires et de la mémoire (128 ko flash, 8 ko SRAM, 4 ko EEPROM)6.
12. Arduino Uno utilise un ATmega328 comme les derniers modèles de Duemilanove, mais alors que le Duemilanove utilisait une puce FTDI pour la programmation via un connecteur USB, le Uno utilise une puce ATmega8U2 programmé comme un convertisseur série7.
13. Arduino Mega2560 est équipé d'un ATmega2560 de type CMS, augmentant la mémoire totale disponible à 256 ko. Il est équipé aussi de la nouvelle puce USB ATmega8U28.
14. Arduino Ethernet est une carte Arduino UNO intégrant un chip Wiznet W5100 pour rajouter la connectivité Ethernet intégré9.
15. Arduino Leonardo est une version bas coût de l'Arduino UNO à base d'un ATmega32U4.
16. Arduino DUE est une évolution de l'Arduino Mega2560 avec un micro-contrôleur 32 bits Atmel SAM3X (ARM 32 bits Cortex-M3).
17. Arduino Esplora est une carte dérivée de l'Arduino Leonardo. Elle a la forme d'une Manette de jeu. Contrairement aux autres Arduino, c'est une carte "tout-en-un" qui comporte de nombreux capteurs (température, accélération, lumière, microphone, potentiomètre, ...) ainsi que 4 boutons poussoirs et un Joystick analogique.

Arduino	Processeur	Flash ko	EEPROM ko	SRAM ko	Broches d'E/S numériques	...avec PWM	Broches d'entrée analogique	Type d'interface USB	Dimensions pouces	Dimensions mm
Diecimila	ATmega168	16	0,5	1	14	6	6	FTDI	2,7" x 2,1"	68,6 mm x53,3 mm
Duemilanove	ATmega168/328P	16/32	0,5/1	1/2	14	6	6	FTDI	2,7" x 2,1"	68,6 mm x53,3 mm
Uno	ATmega328P	32	1	2	14	6	6	ATmega8U2	2,7" x 2,1"	68,6 mm x53,3 mm
Leonardo	ATmega32U4	32	1	2,5	20	7	12	ATmega32U4	2,7" x 2,1"	68,6 mm x53,3 mm
Mega	ATmega1280	128	4	8	54	15	16	FTDI	4" x 2,1"	101,6 mm x53,3 mm
Mega2560	ATmega2560	256	4	8	54	15	16	ATmega8U2	4" x 2,1"	101,6 mm x53,3 mm
Due	Atmel SAM3X8E	512	0	96	54	12	12	SAM3X8E (USB Host), ATmega16u2 (programmation)	4" x 2,1"	101,6 mm x53,3 mm
Fio	ATmega328P	32	1	2	14	6	8	None	1,6" x 1,1"	40,6 mm x27,9 mm
Nano	ATmega168 or ATmega328	16/32	0,5/1	1/2	14	6	8	FTDI	1,70" x 0,73"	43 mm x18 mm
LilyPad	ATmega168V or ATmega328V	16	0,5	1	14	6	6	None	2" ø	50 mm ø
Esplora	ATmega32U4	32	1	2,5	N/A	N/A	N/A	ATmega32U4	6,5" x 2,4"	165,1 mm x60,96 mm

Matériels et logiciels dérivés

Plusieurs logiciels et matériels compatibles Arduino (bien que non officiels) ont été produits commercialement par d'autres fabricants :

• Les kits Freeduino Bare Bones Board et Really Bare Bones Board compatibles Arduino, fabriqués et vendus par Modern Device Company.
• Le Freeduino Through-Hole, compatible Arduino, module évitant l'utilisation de composants CMS et destiné à une fabrication personnelle ; fabriqué et vendu par NKC Electronics (sous forme de kit).
• Le Boarduino, un clone peu cher du Diecimila, avec des connecteurs pour une utilisation sur plaque de test.
• Le Romeo, variation de l'Arduino Uno dédiée à la robotique, fournit des interfaces de puissance pour contrôler des moteurs. Le Romeo est édité par DFRobot.
• Des versions « Fundamental Logic » ^{(Archive • Wikiwix • Que faire ?)}. Consulté le 20130318 en kit ou montées, le « MaxSerial Freeduino » ^{(Archive • Wikiwix • Que faire ?)}. Consulté le 20130318 compatible Arduino Diecimila, interface RS-232, alimentation 3.3V optionnelle sur la carte ; et le mini « iDuino » ^{(Archive • Wikiwix • Que faire ?)}. Consulté le 20130318 pour une utilisation sur plaque de test.

Plusieurs logiciels compatibles Arduino (bien que non officiels) ont été développés pour faciliter la programmation des cartes Arduino. Bien que très différents les uns des autres, ils permettent une programmation sans utilisation du langage Arduino. On retrouve :

• La solution graphique Ardublock qui permet une programmation par assemblage de blocs fonctionnels. C’est un plug-in qui ajoute une interface graphique à celle d’Arduino.
• La solution graphique MiniBloq qui permet elle aussi une programmation par assemblage de blocs fonctionnels. C’est un plug-in qui ajoute une interface graphique à celle d’Arduino.

• Le pseudo-langage EDU qui permet une programmation avec un ensemble de mots clés simplifiés. C’est une librairie qui permet l'écriture d’un programme en français directement dans l'interface Arduino.

Matériel libre et logiciel libre

Le design matériel de l'Arduino est distribué sous licence Creative Commons Attribution Share-Alike 2.5 et est disponible sur le site d'Arduino. Les schémas ainsi que les typonsde circuits sont également disponibles. Le code source de l'environnement de programmation et les bibliothèques embarquées sont disponibles sous licence LGPL.

Restrictions du nom Arduino

Bien que le design matériel et logiciel soit sous licence copyleft, les développeurs ont exprimé le désir que le nom Arduino et ses dérivés soient exclusivement réservés aux modules officiels, et qu'ils ne soient pas utilisés pour des projets non autorisés. La politique d'usage du nom Arduino insiste sur le fait que les projets officiels sont ouverts à la collaboration10.

En réponse à cette restriction, des utilisateurs ont développé une cinquantaine de modules équivalents, nommés Freeduino, Sanguino, Seeduino, Uduino, Diduino, etc11. Ces modules, totalement compatibles avec le logiciel Arduino, et parfois avec les blasons12 Arduino, sont généralement moins chers^{[réf. souhaitée]} que les cartes Arduino originales. La plupart offrent également des fonctions additionnelles.
On trouve par ailleurs des contrefaçons, ornées de sérigraphies qui mentent sur l'identité du constructeur et sur le lieu de fabrication, et qui se reconnaissent notamment à leur prix nettement inférieur à celui des cartes "officielles".

L'équipe de développement

Le cœur de l'équipe des développeurs du projet Arduino est composé de Massimo Banzi, David Cuartielles, Tom Igoe, Gianluca Martino, David Mellis et Nicholas Zambetti.