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.
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.
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);
}
}