Exercice Arduino FCU

Vous trouverez sur cette page toutes les informations, exercies, et fichiers nécessaire à la prise en main et à la réalisation d'un prototype de FCU (Flight Control Unit) dans le cadre de travaux dirigés (TD) à faire en classe.

Quelques fonctions Arduino utiles :

Void setup() : obligatoire en début de programme, cela correspond à l’initialisation du programme (indiquer les broches, les sorties, les entrées)

Void loop() : obligatoire dans un programme, cela correspond à la partie du programme qui va se répéter en boucle.

DigitalRead() / AnalogRead() : permet de lire l’état (HIGH ou LOW) d’un port digital/analogique de la carte Arduino.

DigitalWrite() / AnalogWrite() : permet d’écrire et donc de donner un état (HIGH ou LOW) à un port digital/analogique de la carte Arduino.

PinMode() : permet d’initialiser une broche et de la mettre en entrée ou sortie (ex : pinMode(1, OUTPUT) )

Delay() : Fait une pause dans le programme (en ms).

Utiliser ce lien pour tout autre information ou autres fonctions Arduino : https://www.arduino.cc/reference/fr/

Voici quelques sites permettant de trouver tous les composants nécessaires pour le montage : https://www.gotronic.fr/rechercher.htm https://boutique.semageek.com/fr/2-arduino

Exercice 1 : Prise en main - Commander l'éclairage d'une LED

Cet exercice se décompose en 3 objectifs : allumer une LED, la faire clignoter et enfin commander son intensité lumineuse.

Le montage utilisé pour tout l'exercice se présente ainsi.

Schéma du montage

Matériel nécessaire

- Carte Arduino
- une LED
- Une résistance de 220 ohms
- une plaquette d’essai
- 2 fils mâle/mâle

Réalisation du montage

• Connecter la borne numérique (côté digital) numéro 1 de la carte Arduino à la patte de la résistance.
• Connecter la deuxième patte de la résistance à l’anode de la LED (borne +, tige la plus longue de la LED).
• Brancher la cathode (borne -, tige la plus courte) de la LED au GND de l’Arduino.

Etape 1 : allumage d'une LED

Pour pouvoir allumer cette LED, il faudra utiliser le code Arduino suivant.

void setup()
{
 pinMode(1, OUTPUT); 	//initialise la borne numérique numéro 1 de la carte Arduino en mode sortie 
} 
void loop() 
{ 
 digitalWrite(1, HIGH); 	//le courant est envoyé sur la borne 1, la LED s'allume 
}

Etape 2 : faire clignoter une LED

Ce code Arduino permet de faire clignoter une LED à une fréquence déterminée

void setup() 
{ 
 pinMode(1, OUTPUT); //Initialisation de la broche 1 en sortie 
} 
 
void loop() 
{ 
 digitalWrite(1, HIGH); //Mise au niveau Haut (Allumage) de la LED 
 delay(1000);		//Délai de 1000ms dans cette position (LED allumée) 
 digitalWrite(1, LOW);	//Mise au niveau bas (Eteint) de la LED 
 delay(1000);	//Délai de 1000ms dans cette position (LED éteinte) 
}

Vous pouvez retrouver une vidéo explicative sur ce lien : https://www.youtube.com/watch?v=OOR3dfWH8HE

Etape 3 : faire varier l'intensité lumineuse d'une LED

Ici le code va faire varier l’intensité lumineuse de la LED, de façon à ce que l’intensité augment linéairement puis lorsque la LED atteint sa valeur maximale (valeur 255, valeur HIGH) puis arrivé a cette valeur, l’intensité lumineuse rediminue jusqu’à ce que la LED soit éteinte (valeur 0, LOW).

int LED = 3;	 // Définition des broches et variables utilisées
int x;		 // Rapport cyclique

void setup() 
{  
 pinMode(LED, OUTPUT);  
} 
 
void loop() 
{  
 x = 0;  
 while (x <= 255) // Allumer progressivement la LED (0 --> 255)
 {
  analogWrite(LED, x);  
  delay(10);  
  x = x+1; 
 }  
 x = 255; 
 while (x >= 0) // Eteindre progressivement la LED (255 --> 0)
 {
  analogWrite(LED, x);  
  delay(10);  
  x = x-1; 
 } 
}

Exercice 2 : Utiliser un gyroscope

L’implémentation d’un gyroscope sous Arduino permet de connaître les inclinaisons d’un appareil en mouvement.

Schéma du montage

Matériel nécessaire

- Carte Arduino
- Un gyroscope
- 4 fils mâle/femelle

Montage

• Connecter les bornes GND et VCC respectivement aux bornes GND et +5V de la carte Arduino
• Connecter la borne SCL du gyroscope à la borne analogique numéro A4
• Connecter la borne SCA du gyroscope à la borne analogique numéro A5

Ici, les bornes SCL et SDA correspondent aux axes x et y du gyroscope.

REMARQUE : On peut utiliser des LEDs sur une plaquette d’essai comme cela a été fait pour le Joystick afin de pouvoir voir quels sont les effets du gyroscope sur les LEDs.

Code Arduino

#include <Wire.h>
#include "I2Cdev.h"
#include "MPU6050_6Axis_MotionApps20.h"
#if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE
#include "Wire.h"
#endif
MPU6050 mpu;
#define OUTPUT_READABLE_YAWPITCHROLL
#define LED_PIN 13 // (Arduino is 13, Teensy is 11, Teensy++ is 6)
bool blinkState = false;

bool dmpReady = false;  // set true if DMP init was successful
uint8_t mpuIntStatus;   // holds actual interrupt status byte from MPU
uint8_t devStatus;      // return status after each device operation (0 = success, !0 = error)
uint16_t packetSize;    // expected DMP packet size (default is 42 bytes)
uint16_t fifoCount;     // count of all bytes currently in FIFO
uint8_t fifoBuffer[64]; // FIFO storage buffer

// orientation/motion vars
Quaternion q;           // [w, x, y, z]         quaternion container
VectorInt16 aa;         // [x, y, z]            accel sensor measurements
VectorInt16 aaReal;     // [x, y, z]            gravity-free accel sensor measurements
VectorInt16 aaWorld;    // [x, y, z]            world-frame accel sensor measurements
VectorFloat gravity;    // [x, y, z]            gravity vector
float euler[3];         // [psi, theta, phi]    Euler angle container
float ypr[3];           // [yaw, pitch, roll]   yaw/pitch/roll container and gravity vector

// packet structure for InvenSense teapot demo
uint8_t teapotPacket[14] = { '$', 0x02, 0,0, 0,0, 0,0, 0,0, 0x00, 0x00, '\r', '\n' };

// ================================================================
// ===               INTERRUPT DETECTION ROUTINE                ===
// ================================================================ 

volatile bool mpuInterrupt = false;     // indicates whether MPU interrupt pin has gone high
void dmpDataReady() {
   mpuInterrupt = true;
}
// ================================================================
// ===                      LEDS                                ===
// ================================================================

const int led_1 = 13 ;
const int led_2 = 12 ;
const int led_3 = 11 ;
const int led_4 = 10 ;
const int led_5 = 9 ;
const int led_6 = 8 ;
const int led_7 = 7 ;
const int led_8 = 6 ;
const int led_9 = 5 ;

// ================================================================
// ===                      INITIAL SETUP                       ===
// ================================================================

void setup() {
    // LEDS
   
 pinMode(led_1, OUTPUT);
 pinMode(led_2, OUTPUT);
 pinMode(led_3, OUTPUT);
 pinMode(led_4, OUTPUT);
 pinMode(led_5, OUTPUT);
 pinMode(led_6, OUTPUT);
 pinMode(led_7, OUTPUT);
 pinMode(led_8, OUTPUT);
 pinMode(led_9, OUTPUT);
   
   // join I2C bus (I2Cdev library doesn't do this automatically)
   #if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE
       Wire.begin();
       TWBR = 24; // 400kHz I2C clock (200kHz if CPU is 8MHz)
   #elif I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_BUILTIN_FASTWIRE
       Fastwire::setup(400, true);
   #endif

   Serial.begin(115200);
   while (!Serial); // wait for Leonardo enumeration, others continue immediately

   Serial.println(F("Initializing I2C devices..."));
   mpu.initialize();

   Serial.println(F("Testing device connections..."));
   Serial.println(mpu.testConnection() ? F("MPU6050 connection successful") : F("MPU6050 connection failed"));

   Serial.println(F("\nSend any character to begin DMP programming and demo: "));
   while (Serial.available() && Serial.read()); // empty buffer
   while (!Serial.available());                 // wait for data
   while (Serial.available() && Serial.read()); // empty buffer again

   Serial.println(F("Initializing DMP..."));
   devStatus = mpu.dmpInitialize();

   // supply your own gyro offsets here, scaled for min sensitivity
   mpu.setXGyroOffset(220);
   mpu.setYGyroOffset(76);
   mpu.setZGyroOffset(-85);
   mpu.setZAccelOffset(1788); // 1688 factory default for my test chip

   // make sure it worked (returns 0 if so)
   if (devStatus == 0) {
       // turn on the DMP, now that it's ready
       Serial.println(F("Enabling DMP..."));
       mpu.setDMPEnabled(true);

       // enable Arduino interrupt detection
       Serial.println(F("Enabling interrupt detection (Arduino external interrupt 0)..."));
       attachInterrupt(0, dmpDataReady, RISING);
       mpuIntStatus = mpu.getIntStatus();

       // set our DMP Ready flag so the main loop() function knows it's okay to use it
       Serial.println(F("DMP ready! Waiting for first interrupt..."));
       dmpReady = true;

       // get expected DMP packet size for later comparison
       packetSize = mpu.dmpGetFIFOPacketSize();
   } else {
       // ERROR!
       // 1 = initial memory load failed
       // 2 = DMP configuration updates failed
       // (if it's going to break, usually the code will be 1)
       Serial.print(F("DMP Initialization failed (code "));
       Serial.print(devStatus);
       Serial.println(F(")"));
   }

   // configure LED for output
   pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
}
// ================================================================
// ===                    MAIN PROGRAM LOOP                     ===
// ================================================================

void loop() {
   // if programming failed, don't try to do anything
   if (!dmpReady) return;

   // wait for MPU interrupt or extra packet(s) available
   while (!mpuInterrupt && fifoCount < packetSize) {
       // other program behavior stuff here
       // if you are really paranoid you can frequently test in between other
       // stuff to see if mpuInterrupt is true, and if so, "break;" from the
       // while() loop to immediately process the MPU data
   }

   // reset interrupt flag and get INT_STATUS byte
   mpuInterrupt = false;
   mpuIntStatus = mpu.getIntStatus();

   // get current FIFO count
   fifoCount = mpu.getFIFOCount();

   // check for overflow (this should never happen unless our code is too inefficient)
   if ((mpuIntStatus & 0x10) || fifoCount == 1024) {
       // reset so we can continue cleanly
       mpu.resetFIFO();
       Serial.println(F("FIFO overflow!"));

   // otherwise, check for DMP data ready interrupt (this should happen frequently)
   } else if (mpuIntStatus & 0x02) {
       // wait for correct available data length, should be a VERY short wait
       while (fifoCount < packetSize) fifoCount = mpu.getFIFOCount();

       // read a packet from FIFO
       mpu.getFIFOBytes(fifoBuffer, packetSize);
       
       // track FIFO count here in case there is > 1 packet available
       // (this lets us immediately read more without waiting for an interrupt)
       fifoCount -= packetSize;

       mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer);
       mpu.dmpGetGravity(&gravity, &q);
       mpu.dmpGetYawPitchRoll(ypr, &q, &gravity);


// DEBUT DE NOTRE CODE 

// MPU
      int XX ; 
      int YY ;
      XX = (ypr[2] * 180/M_PI) * (128/90) ; // entre -128 et 128
      YY = (ypr[1] * 180/M_PI) * (128/90) ;

      // c'est p et r qui nous intéressent
 
      int puiss_led_11 ;
      int puiss_led_22 ;
      int puiss_led_33 ;
      int puiss_led_44 ;
      int puiss_led_55 ;
      int puiss_led_66 ;
      int puiss_led_77 ;
      int puiss_led_88 ;
      int puiss_led_99 ;
      
      puiss_led_11 = 100 + (0 * XX) - (1.5 * YY);
      puiss_led_22 = 100 - (0.75 * XX) - (1 * YY);
      puiss_led_33 = 100 + (0.75 * XX) - (1 * YY);
      puiss_led_44 = 100 - (1 * XX) - (0 * YY);
      puiss_led_55 = 100 + (1 * XX) - (0 * YY);
      puiss_led_66 = 100 - (1.25 * XX) + (1 * YY);
      puiss_led_77 = 100 - (0.75 * XX) + (1 * YY);
      puiss_led_88 = 100 + (0.75 * XX) + (1 * YY);
      puiss_led_99 = 100 + (1.25 * XX) + (1 * YY);

      analogWrite(led_1, puiss_led_11);
      analogWrite(led_2, puiss_led_22);
      analogWrite(led_3, puiss_led_33);
      analogWrite(led_4, puiss_led_44);
      analogWrite(led_5, puiss_led_55);
      analogWrite(led_6, puiss_led_66);
      analogWrite(led_7, puiss_led_77);
      analogWrite(led_8, puiss_led_88);
      analogWrite(led_9, puiss_led_99);

      // montrer dans la console les différentes intensités des LEDs
      Serial.print("XX = ");
      Serial.print(XX);
      Serial.print("YY = ");
      Serial.print(YY);
      Serial.print("\tPuiss 1 = ");
      Serial.print(puiss_led_11);
      Serial.print("\tPuiss 2 = ");
      Serial.print(puiss_led_22);
      Serial.print("\tPuiss 3 = ");
      Serial.print(puiss_led_33);
      Serial.print("\tPuiss 4 = ");
      Serial.print(puiss_led_44);
      Serial.print("\tPuiss 5 = ");
      Serial.print(puiss_led_55);
      Serial.print("\tPuiss 6 = ");
      Serial.print(puiss_led_66);
      Serial.print("\tPuiss 7 = ");
      Serial.print(puiss_led_77);
      Serial.print("\tPuiss 8 = ");
      Serial.print(puiss_led_88);
      Serial.print("\tPuiss 9 = ");
      Serial.println(puiss_led_99);

// FIN DE NOTRE CODE
         
     // blink LED to indicate activity
     blinkState = !blinkState;
     digitalWrite(LED_PIN, blinkState);
   }
}