ArduinoTutorial_V2

7/23/2019 ArduinoTutorial_V2

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F A

F4GSC JL L ARALA N 2014

F ARALA F4GSC JL L 2014 1


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P

Objectifs de cette formation

Description de la carte ArduinoUNO R3

Description de quelques shields Arduino

Description du Mega328P

Quelques lments du language de programmation Structure dun programme Arduino

Dfinition des variables et des constantes Structures de rpitition Structures de test

Description des interfaces numriques et analogiques

But de ces interfaces Numriques Analogiques

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P

Description des entes/sorties numriques simples Description et fonctionnement

Exemple 1 : Clignotant dune LED vitesse programmable. Exemple 2 : Dcodage et envoi du message SMS en code morse. Exemple 3 : Commande dun pont en H ( faire).

Le convertisseur analogique numrique Description et fonctionnement

Exemple 1 : Ralisation dun voltmtre , 0-10v. Exemple 2 : Ralisation dun capacimtre , Cx >2nF.

Le PWM (Pulse Width Modulation) Description et Fonctionnement Contrle de lintensit lumineuse dune diode LED

Contrle continu A partir des touches + et -

Convertisseur Numrique/analogique Exemple 1 : Gnration dune rampe. Exemple 2 : Gnration dun signal triangulaire. Exemple 3 : Gnration dun signal sinusodal.

Modulation tout ou rien Gnrateur dappel gnral audio (CQ de F5KEQ).

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P

Les Liaisons Sries Synchrones et Asynchrones Srie Asynchrone

Description et Fonctionnement Interface avec lHyperterminal

I2C Synchrone Description et Fonctionnement

Les interruptions


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I


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I

Do vient le nom arduino?

En lan 1002, le roi Arduin (Arduino en italien) devint le seigneur de la petite villedIvrea.

Un bar dans une rue pave de la ville, honore sa mmoire, Bar di Re Arduino.

Massimo Banzi, un des fondateur de ce concept, a pour habitude dtancher sa soifdans ce bar. Le nom du projet lectronique Arduino fait rfrence ce bar.

La philosophie

Populariser le dveloppement de llectronique et de linformatique industrielle.

Apprendre llectronique par la pratique au lieu de commencer par apprendre lalgbre

et les lois de llectronique (approche anglo-saxonne).

Disposer dune plateforme matrielle et logicielle bas cot.

Partager les dveloppements matrielles sous licence Creative Commons et logiciellessous licence open source.

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I

Les plus

Pouvoir rutiliser les dveloppements matriels et logiciels (librairies) crer pardautres dveloppeurs.

Lhritage des librairies permet de rduire considrablement le temps dveloppementdes systmes.

La complexit de lassemblage de fonctions lectroniques et informatique est rduite(1).

Le dveloppeur peut se concentrer sur le dveloppement de son ide et facilite donc lacration et linnovation.

Cette simplification permet tout un public nayant pas les comptences en lectroniqueet informatique de crer et innover.

Note(1) Le temps dapprentissage dun microcontrleur peut prendre quelques jours quelques mois en fonctions de la

complexit des priphriqes quil intgre. Les librairies open source permettent de saffranchir de cet apprentissage en utilisantdes fonctions logicielles qui intgrent la complexit de programmation des priphriques.

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I

Les moins Les optimisations logicielles (taille,temps dxcution) se sont possibles quaux

dveloppeurs ayant des connaissances approndies.

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D A U


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D A UNO R3

E A/N

E/ N

Les interfaces dentres/sorties numriques et analogiques

Gnd

Gnd

5v3.3vRESET

AREF

IOREF vin

AREF : source de rfrence de tension externe

IOREF : Fournit le 5v comme rfrence pour les cartes shields.

Vin : alimentation externe (7-12v)


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D A UNO R3

Les Entres/Sorties Spciales

E/S N S A (UART)E/S N S S (I2C)

E/S N PWME/S N S S (SPI)


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E


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E

A . 5 3.3.

shield thernet

shield GPS/GSM

shield zeebe shield audio Shield SD card

Shield tlmtrie ultrason

Shield Contrle moteurShield prototype

Shield Afficheur graphique


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D A328P

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D AT328P

Les fonctions embarques dans lATmega328P

C (C ) IC 8B

A H . U

.

RISC (R I S) 2

(20MIPS).

32

.

E 1

F= 16MH T=66.

2 16

A C.

L

E 1

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D AT328P


Les ressource matrielles Les plans mmoire

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Mmoire Taille Opration dcriture/Lecture

Programme - 32 kOctets de mmoireFlash.

- Ecriture au chargemnt du programme.

Donnes Volatiles - 2 koctets de mmoire RAM. - Ecriture/lecture Accessible toutmoment.

Donnes non Volatiles - 1 koctets de mmoireEEPROM.

- Plusieurs koctets demmoire Flash.

- Ecriture/lecture Accessible toutmoment.

- Ecriture au chargemnt du programme.- Lecture tout moment.

Notes :

- FLASH : Propprit qui permet deffacer/crire rapidement une grande portion de la mmoire-Technologie qui permet de raliser une mmoire qui peut tre crite/efface lectriquement.- Le contenu de la mmoire est maintenu lorsque lalimentation est teinte.

- RAM : Random Access Memory- Technologie qui permet de lraliser une mmoire qui peut tre crite/efface lectriquement.- Le contenu est perdu lorsque lalimentation est teinte.

- EEPROM : Electrically-Erasable Read Only-Memory- Technologie qui permet de raliser une mmoire qui peut tre crite/efface lectriquement.- Le contenu de la mmoire est mainetnu lorsque lalimentation est teinte.


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D AT328P


Les ressource matrielles (botier PDIP) Les priphriques

Oscillateur RC interne calibr (8MHz). Oscillateur externe (32KHz /0.4MHz - 16MHz). 2 x Timer/Compteur 8bits. 1 x Timer/Compteur 16bits. 1 x Timer/compteur temps rel. 1 x timer chien de garde avec oscillateur spar.

Pr-diviseur dhorloge 8bits. 6 x PWM. 6 x Entres analogiques 10-bits avec mesure de la temprature. 1 x UART. 1 x liaison srie synchrone SPI (Matre et esclave).

1 x liaison srie synchrone I2C. 1 x comparateur analogique. 26 x sources dinterruption internes et externes. Tension dalimentation : 1.8v 5.5v.

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D AT328P

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Les fonctions embarques dans lATmega328P Les ressource matrielles

Les autres membres de la famille


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Q C


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Q C

Structure dun programme Arduino

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//===========================================================//-- La librairie LCD est utilise.//===========================================================#include

//===========================================================//-- La diode LED est connecte la broche 13.//===========================================================

Int led=13;

//===========================================================//-- Construit un objet LCD et prcise que les broches 12,11,5,4,3,2 connecte//-- le LCD la carte Arduino.//------------------------------------------------------------------------------------------------------//-- broche 12 : RS -11:Enable 5: D4 4:D5 -3 : D6 - 2 : D7//===========================================================

LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

//===========================================================void setup() {//-- Dfinit le nombre de caractre par ligne ainsi que le nombre de lignelcd.begin(16, 2);

//-- Affiche le message Hello World.lcd.print("hello, world!");

}

//===========================================================void loop() {Int compteur;// set the cursor to column 0, line 1lcd.setCursor(0, 1);

// print the number of seconds since reset:lcd.print(millis() / 1000);++compteur;

}//===========================================================

Construction du priphrique lcd et prcise commentce prifrique se connnecte la carte arduino ( quelssignaux sont utiliss).

Inclusion dun fichier comprenant les fonctionslogicielles permettant le pilotage des fonctionslectroniques matrielles (shield).

Boucle de programme xcute la mise sous-tension ou aprs une remise zro.

Boucle de programme principale xcute la mise soustension ou aprs une remise zro (boucle sans fin).

Affectation des noms symboliques au broches dE/Sde la carte Arduino.


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Q C

Dfinition des variables et des constantes

Constante FLASH, EPROM, RAM Donne fixe qui ne change pas lors de lxcution du programme.

Variable EPROM et RAM Dfinition

Donne dont la valeur est modifie en fonction de lactivit du programme.

Type dune variable Dfinie la nature de la donne ainsi que sa taille (dpend de larchitecture du microcontrleur

(8,16,32 ou 64-bits);

Dfinie le signe de la donne : signe positive ou ngative, non signe positive.

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Q C

Dfinition des variables et des constantes Taille et dynamique de codage des donnes (variables, constantes)

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(A328)

T 1 8 16 32 32 64

N 1 2 4 4 8

D

()

0

1

127

+128

32768

+32767

2 147 483 648

+2 147 483 647

3.40282347+38

+3.40282347E38

1.79769313486231570308

1.79769313486231570308

D

( )

0

1

0

255

0

65535

0

4 294 967 295

E B ON; C ; I ; ; ; ;


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Q C

Dfinition des variables et des constantes Type dune variable (suite)

Occupation mmoire Le type dtermine combien doctets seront utilises pour loger la variable ou la

constante dans le plan mmoire.

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8 variables boolennes

1 variables char

1 variables int

1 variables long

Plan mmoireFlash, RAM, EPROM

4 octets

2 octets

1 octet

8 bits


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Q C

Dfinition des structures de rpitition conditionnelle Structure qui permet de rpter plusieurs fois le mme traitementjusqu ce que la

condition de fin apparaisse.

Tant que la condition nest pas vrifie alors faire le traitement

int i;.

for (i=1 ; i


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Q C



Si la condition est vrifie alors rpter le traitement

int i;

.i=1;

while (i


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Faire le traitementsi la condition est vrifie alors rpter le traitement

int i;

.

i=1;do{serial.print(I = ); serial.printl(i);

i=i+1;}

while (i


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Dfinition des structures de test conditionnelle Ces structures permettent dappliquer un traitement logiciel particulier en fonction

dun vnement qui apparait ou en fonction de lvolution dune variable.

Si la condition est vrifie alors faire traitement1sinon faire traitement2

int condition;

.

condition=10;.

if (condition==1){

serial.print(condition = ); serial.println(condition);}

else

{serial.print(condition = ); serial.println(condition);

}

Q C

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Dfinition des structures de test conditionnelle Ces Structures permettent dappliquer un traitement logiciel particulier en fonc tion


Si la condition1 est vrifie alors faire traitement1sinon si la condition2 est vrifie alors faire traitement2

sinon si la condition3 est vrifie alors faire traitement3sinon si la condition4 est vrifie .

int condition;

.

condition=2;.

if (condition==1){

serial.print(condition 1 = ); serial.printl(condition);}elseif (condition==2)

{serial.print(condition 2 = ); serial.printl(condition);

}elseif (condition==3){serial.print(condition 3 = ); serial.printl(condition);

}elseif (condition==4) {.}

Q C

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Dfinition des structures de test conditionnelle Ces Structures permettent dappliquer un traitement logiciel particulier en fonc tion


Test (var)si var=condition1 alors faire traitement1

si var=condition2 alors faire traitement2

char var;.

var = A;.Switch (var){

case A :{serial.print(var_A = ); serial.printl(var);break ;

}case B :{

serial.print(var _B= ); serial.printl(var);break ;}

}

Q C

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D E/S


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L E/S N S

Proprits Ce sont des E/S qui ont deux tats et dont ceux-ci sont contrls par lutilisateur

(programme).

Celles qui ne sont pas des E/S simples sont des E/S analogiques et des E/S spcifiques.

Actions faire par programmation pour utiliser ces E/S.

Indiquer quelle broche est utilise.

int Signal1 =2;

Indiquer la direction de lE/S est-ce que lutilisateur besoin dune Entre ou une Sortie?

pinMode( Signal1,OUTPUT); ou pinMode(Signal1,INPUT);

En fonction du besoin du programme, forcer la Sortie ltat haut(VDD) ou bas (GND) ou lire

lEntre.

Sortie : digitalWrite(Signal1,HIGH);ou digitalWrite(Signal1,LOW); Entre : var = digitalRead(Signal1);



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L E/S N S

Exemple 1 Utilisation des entres/sorties Faire clignoter la led associe la broche 13 avec une priode de 1 seconde si la broche

2 est ltat 1 (VDD=5v) et 2 secondes si elle est 0 (Gnd=0v).

Dclaration des broches utilisesint Led=13 ;int Interrupteur= 2 ;

Indiquer la direction des broches 2 et 13Void setup{

pinMode(Led,OUTPUT);pinMode(Interrupteur,INPUT);

}

ProgrammeVoid loop(){boolean Toggle;

if (digitalRead(Interrupt)==1) delay(1000) ;else delay(2000) ;if (Toggle==1)

{digitalWrite(Led,LOW) ; Toggle=0;

}else{

digitalWrite(Led,HIGH) ; Toggle=1;}

}


C.F exprimentation_1


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L E/S N S

Exemple 2 Utilisation des sorties Dcoder et Gnrer en code morse le message SMS

Dure point : tpoint = 200ms trait : 3 x tpoint Interval entre deux lettres : Interv1 = 3 x tpoint

Interval dentre deux mots : Interv2 = 7 x tpoint

7 x tpoint

3 x tpoint1 x tpoint

M S S



1 x tpoint 3 x tpoint


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L E/S N S

Exemple 2 Programme

L=13;

// 0 : 1 , 1: , 2:

// , 3 : .

MT=1,1,1,2,1,1,2,1,1,1,3; =200;

()

M(L,OUTPUT);

()

;

;

(1)

// D

(MT)

0:

W(L,HIGH); ();

W(L,LOW); ();

;

1:

W(L,HIGH); (2*);

W(L,LOW) ; ();

;

2:

W(L,LOW); (3*);

;

3:

W(L,LOW); (7*);

;

;

++;

(>10)=0;



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C A/N

Dfinition et fonctionnement Fonction lectronique intgre dans CTRL qui asssure linterface entre me

monde analogique et le monde numrique Conversion analogique/numrique(CAN).

Monde numrique

Bit: chiffre binaire qui ne peut prendre que deux valeurs : 0 ou 1 0 ou VDD : Grandeur binaire au sens lectrique du terme 0 la masse VDD

5v,3v,

Chiffre cod sur N bits 4 bits : codage de 16 valeurs 8 bits : codage de 256 valeurs 16 bits : codage de 65536 valeurs

Monde analogique Grandeur qui peut prendre une infinit de valeur au cours du temps qui passe.

Il faudrait une infinit de bit pour coder une grandeur analogique

pas ralisablephysiquement. Rsolution (la plus petite valeur que le CAN peut coder:

Res= Vref/2^Nbits, exemple Vref=5v , Nbits=8 Res = 5/256 =19mV.

Le convertisseur analogique numrique arrondit donc la grandeur analogique (troncature).

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C A/N

Description et fonctionnement Un convertisseur numrique/analogique 10-bits fournit une

tension de comparaison lentre V- du comparateur qui estcontrle par le compteur 10-bits.

Lorsque la tension de rfrence V- est gale la tensionanalogique V+ le processus de conversion sarrte et fournitla grandeur analogique convertie en numrique (ANx-analogique ANx-Numrique).

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C A/N

Example 1: Ralisation dun voltmtre Le principe consiste utiliser le CAN pour mesurer une tension analogique

comprise entre 0 et 10v. La lecture sera envoye sur le port de la liaison demise au point (Tool Serial link).

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const int voltMetrePin = A1;float Tension;void setup() {Serial.begin(9600);analogReference(DEFAULT);}

void loop() {Tension=analogRead(voltMetrePin)*10.0/1023;

Serial.print(" Tension (mV) = ");Serial.println(Tension);}



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C A/N

Exemple 2 : Ralisation dun capacimtre. Le principe de la mesure de Cx consiste la charger lectriquement par lintermdiaire

dun chelon de tension et dune rsistance connue. Le convertisseur analogique numrique poursuit la tension jusqu ce quelle ait atteinte

63% de sa valeur finale. Un compteur logiciel mesure le temps entre le dbut et la finde la charge.

Une fois Cx mesure, celle-ci est dcharge par la broche RAZ. La fonction delay(1ms) est utilise comme base de temps de rfrence.

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R

TCRxCT =>=- Equation pour dterminer C en connaissant T et R :

Exemple : T= 5ms et R=470kohms C=10nF, Tmin= 1ms Cmin=2nF



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C A/N

Exemple 2 : Ralisation dun capacimtre.

// I

P = A5;

// E

C = A4;

// E/S

RA = A3;

// R ( )

R = 460;

// S T = RC

S = 5*0.63;

()

S.(9600);

// P

M(P,OUTPUT);

// P

W(P,LOW);

// C

M(C,INPUT);

// RA

M(RA,INPUT);

()

;

;

// I

W(P,HIGH);

=0;

// C T = RC

((R(C)*5.0/1023) < S)

(1) ; ++;

// C C, > 1 C .

(>1) =*1000/R C;

=0;

// A

S.(" C(F) =") ; S.();

S.(" T () =") ; S.();

S.(" ");

// RA

W(P,LOW);

// D C

M(RA,OUTPUT) ; W(RA,LOW);

D(1);

// R RA

M(RA,INPUT);

(1000);


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M L I (PWM)

Description et fonctionnement Signal priodique

Pin 5 : Priode fixe standard T=490Hz Pin 6 : Priode fixe standard T=980Hz La priode peut est ajuste.

Impulsion dont la largeur peut avoir 256 valeurs diffrentes ( 0 255) PWM 8-bits Largeur de limpulsion est fonction du traitement numrique (la largeur de

limpulsion est module).

Numrique

Analogique

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M L I (PWM)

Contrle de lintensit lumineuse dune diode LED. Exemple 1

Lintensit varie de 0 100% var_MLI =[ 0.. 255] tous les 20ms.

La valeur moyenne de la tension de commande de la LED est de:

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const byte Periode=20;void setup() {}

void loop() {byte var_MLI;

for (var_MLI=0;var_MLI


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M L I (PWM)


Contrle de lintensit lumineuse dune diode LED partir des touches du clavier +et -, valides par lappui de la touche Enter.

Incmente et dcrmente la largeur de limpulsion partir de la touche + et

- du clavier (utilisation du Serial Monitor). Retard de 500ms entre deux changements.

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M L I (PWM)


Contrle de lintensit lumineuse dune diode LED partir des touches du clavier +et -, valides par lappui de la touche Enter.

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M L I (PWM)

Convertisseur Numrique/Analogique Principe de fonctionnement

e(f)

F1 F2 F31FT

=f(Hz)

E0=E x t

T

0Hz

continu

E0=E x t

T

s(f)

f(Hz)

Transforme deFourier

Filtre Passe-Bas

Tension continue

C.F exprimentation_5- Mise en vidence du contenu spectral,du filtrage et de la valeur moyenne.

- Frquence dchantillonnage = 2kHz- FC = 20Hz et 2Hz- E=5v


44

T= 500Hz (PWM0)


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M L I (PWM)

Convertisseur Numrique/Analogique Loi de conversion numrique analogique

Numrique Analogique Exemple

ExcursionAnlogique

Excursionnumrique

Rsolution

0 E0 E 0 E0 E

0 n 255 n

0 E E255

1 E255

t nE0 E ET 255

= =

0 E0 5v

255

0 E 5v255

519.6mV

255 =

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Compteur 8-bit : 0


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M L I (PWM)

Convertisseur Numrique/Analogique Exemple 1 :Ralisation dune rampe une pente:

Frquence = 500ms Amplitude 5v PWM sur la broche 5

const int PWM0=5;

const byte Periode=2;byte var_MLI;

void setup() {}

void loop(){for (var_MLI =0; var_MLI


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M L I (PWM)

Convertisseur Numrique/Analogique Exemple 2: Ralisation dune rampe double pentes:

Frquence = 500ms Amplitude 5v PWM sur la broche 5

const int PWM0=5;const byte Periode=2;void setup(){byte var_MLI =0;}

void loop()

{for (var_MLI =0; var_MLI 0; var_MLI --){analogWrite(PWM0, var_MLI);delay(Periode);}

}

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M L I (PWM)


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M L I (PWM)

Convertisseur Numrique/Analogique Exemple 3: Ralisation dun signal sinusodal

Frquence = 500ms Amplitude 2.5v centr sur 2.5v Tension dalimentation, VDD = 5 ;

Nombre de point dans la sinusode, N = 255;

Equation de la sinusode

y = 2.5 + 2.5 x sin(2*pi*n/N))

Le PWM naccepte que des nombres entiers (pas de nombre dcimal)

m = partie entire (y*N/VDD)

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Dcalagede +2.5v

Sinus variantentre 0v et 5v


M L I (PWM)


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M L I (PWM)

Convertisseur Numrique/Analogique Exemple 3: Ralisation dun signal sinusodal

#include // --- Enregistrement des points dfinissant une priode de sinusode complte et fournir au PWM.prog_uchar SinusTab[] PROGMEM={128,131,134,137,140,143,146,149,152,156,159,162,165,168,171,174,176,179,182,185,188,191,193,196,199,201,204,206,209,211,213,216,218,220,222,224,226,228,230,232,234,235,237,239,240,37,39,42,44,46,49,51,54,56,59,62,64,67,70,73,76,79,81,84,87,90,93,96,99,103,106,109,112,115,118,121,124,127};

// ------- Dfinition des constantes et affection de la broche la fonction PWMconst int PWM0 = 5 ; const byte Periode = 2;

// --- Programme dinitialisation Ici aucune initialisation nest requise.void setup() {}

// --- Programme proncipale qui sxcutera jusqu lextinction de lalimentationvoid loop(){// ---- Dclaration des variables du programmebyte Pulse=0 ; byte k=0 ; unsigned char sinus;

//--- Boucle sans fin qui fournir les points de la sinusode au PWM.for (k=0;k


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M L I (PWM)

C N/A Exemple 3: Ralisation dun signal sinusodal

Effet du filtre sur lamplitude de la sinusode et le niveau des harmoniques

Pour une sinusode de frquence de 2Hz: FC = 2Hz, le filtre apporte une attnuation de -3db soit 0.7 x

lamplitude maximale VM =0.7*2.5=1.8v.

FC=20Hz est une dcade de la frquence du signal lamplitude dusignal ne subit pas dattnuation due au filtre par contre lesharmoniques sont moins attnues de 20dB par rapport FC = 2Hz.

C.F exprimentation_2- Mise en vidence du contenu spectrale,du filtrage et de la valeur moyenne.

- Frquence dchantillonnage = 2kHz- FC = 20Hz et 2Hz- E=5v


M L I (PWM)


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M L I (PWM)

Modulation tout ou rien Gnrer un appel gnral en morse CQ de F5KEQ

I

D

S

G

BS170

D

S

G

BS170

220ohmsBuzzer

8

9

100kohms

100kohms

13

220ohms

5V

GND

A

R

d

u

i

n

o

U

N

O

R

3

Modul

Audio


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M L I (PWM)

Description et fonctionnement Exemple 4: Gnrer un appel gnral en morse en audio: CQ de F5KEQ

// 0 : 1 , 1: , 2:

// 3 : .

// M :

// C Q F 5K Q

B M=1,0,1,0,2,1,1,0,1,3,1,0,0,

2,0,3,0,0,1,0,2,0,0,0,0,0,2,1,0,1,2,0,2,1,1,0,1,3;

// N

N = 38;

// V

= 110;

// F = 490 A = 9;

// C

M = 8;

// L

L = 13;

()

M(L,);

(A,127);

()

;

;

(1)

// D

(M)

0: (L,HIGH) ; (M,HIGH); ();

(L,L) ; (M,L); () ; ;

1:

(L,HIGH); (M,HIGH); (2*);

(L,L) ; (M,L) ; () ; ;

2:

(M,L); (L,L); (2*) ; ;

3:

(M,L); (L,L);(7*) ; ;

;

++; (>N)=0;



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L L S S A

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L L S S A


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Introduction Les liaison sries qui permet la communication (change de donnes, contrle

commande,) des quipements informatique et des circuits intgrs. Les donnes sont transmises sur un fil ou plusieurs fils suivants la nature de la

transmission (UART, I2C,SPI,).

La communication srie est gre par un metteur/rcepteur intgr au niveau delquipement ou du circuits intgr (Atmega328p).

L L S S A

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L L S S A


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L L S S A

Introduction La liaison peut tre ASYNCHRONE si lHORLOGE nest pas transmise avec les donnes. La liaison est SYNCHRONE si lHorloge est physiquement transmises en mme temps

que le flux de donnes. Les liaisons sries se caractrisent par leur protocole et leurs spcifications

lectriques.

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L L S S A


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L L S S A

La liaison srie ASYNCHRONE Structure

Un metteur / rcepteur transmet en srie (1 fil) les 8-bits de la donne.

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L L S S A


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Donnes: 5,6,7,8 bits

1 Bit start 1 Bit stop

Bit de parit

L L S S A


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L L S S A


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La liaison srie ASYNCHRONE Le standard RS232

Le standard ne supporte Par contre le standard ne dfinit pas : Le codage des caractres (ASCII, Code Baudot ou EBCDIC par exemple).

La faon dont les caractres sont rpartis en trames. Les protocoles de dtection d'erreur ou les algorithmes de compression dedonnes.

Les dbits de transmission : seule une limite suprieure de 20 000 bauds estindique.

La fourniture de courant lectrique des priphriques.

Baud Nombre de symbole transmis par seconde

2400 bit/s, en 4-QAM (2 bits transmis par symbole) 3600 bit/s, en 8-QAM (3 bits transmis par symbole)

4800 bit/s, en 16-QAM (4 bits transmis par symbole)

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Symbole

L L S S A


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Les interfaces lectriques +/-12 v

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+5v

0v

+12v

-12v

0v

Cble de liaisonCt Equipement et carte

L L S S A


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Comment programmer

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//=======================================================//-- Envoie un caractre via la liaison srie//=======================================================void setup(){//--- Cration dun objet liaison srie Asynchrone

Serial.begin(9600);

}

void loop(){//======================================================//--- Dbut dune transmission//=======================================================

while (!Serial);Serial.println('U');delay(50);

}

//=======================================================//-- Reoit un caractre via la liaison srie//=======================================================

byte incomingByte;

void setup()

{//--- Cration dun objet liaison srie AsynchroneSerial.begin(9600);

}

void loop(){//======================================================//--- Attend l'arrive d'un caractre//=======================================================

if (Serial.available() > 0) {//--- le caractre est reu

incomingByte = Serial.read();//--- Envoit vers le terminal srie

Serial.print("Caractre reu ") ; Serial.println(incomingByte, DEC);}

}

L L S S A


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Table ASCII ( American Standard Code for Information Interchange).

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L L S S A


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Table ASCII ( American Standard Code for Information Interchange).

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La liaison srie ASYNCHRONE Exemple : Pilotage Tx

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L L S S A


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La liaision srie synchrone I2C : Inter Integrated Circuit bus

Bus de liaison srie synchrone de communication entre un ou plusieurs circuits intgrs (ADC,IO, DAC, horloge temps relle, mmoire...). Chacun des CI est repr par une adresse Adrn.

Lhorloge est transmise en mme temps que les donnes (registre dcalage). Ligne SDA : Serial Data line Ligne SCL : Serial Clock line

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Condition de dbutde transfert

Condition de Finde transfert

Adr1 Adr2 Adr3

Adresse/Donnes/Signaux de contrle

L L S S A


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Vitesse de transmission

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M

(B/)

M. C

(F)

S 100 1 400 2700

F 400 300 400 820

F + 1 120 550 270

H 3.4

U 5

L L S S A


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I2C et Aarduino

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L L S S A


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Structure dune trame I2C. Dpend du type dopration ralise (cette formation nenvisage que les cas

les plus standards).

Lcriture dun octet dans un priphrique ( ex: PCF8574A)

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ArduinoSDA

PCF8574

PCF8574A

SCL

Sous-adresse choisiepar lutilisateur

Ex: 0x70 (112 dec)

Ecriture

L L S S A


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La liaision srie synchrone I2C : Inter Integrated Circuit bus Structure dune trame I2C

Cas dune criture simple

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- Dmarrage de lopration dcriture

- Adresse du priphrique crire

- Type dopration RW = 0 criture, (RW =1 lecture)

- Donne crire

- Acquittement du priphrique, SDA=0

- Acquittement du priphrique, SDA=0

- Fin de lopration dcriture

L L S S A


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La liaision srie synchrone I2C : Inter Integrated Circuit bus Structure dune trame I2C.

Ecriture en rafale ( nombre dcriture illimit)

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Lecture ( nombre dcriture illimit)

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L L S S A


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Ecriture dans une mmoire (EPROM, RAM)

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L L S S A


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Lecture dans une mmoire (EPROM, RAM)

L L S S A


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Adressage de plus mmoire PCF85103C

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L L S S A


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La liaision srie synchrone I2C : Inter Integrated Circuit bus Programmation dun composant I2C

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//======================================================//--- envoie de 64 caractres//======================================================#include

byte val = 0;

void setup(){//--- Cration dun objet I2CWire.begin();

}

void loop(){

//======================================================//--- Dbut dune transmission par lenvoie de ladresse du priphrique

//=======================================================Wire.beginTransmission(44);

//=======================================================//-- envoie de la valeur//=======================================================

Wire.write(val);

//=======================================================

//--- Fin de transmission//=======================================================

Wire.endTransmission();

val++;if(val == 64){val = 0;

}delay(500);

}

//========================================================//-- Transmission vers la liaison srie des caractres reus par la liaison I2C.//========================================================#include

void setup(){//--- Cration dun objet I2CWire.begin();

//--- Cration dun objet liaison srieSerial.begin(9600);

}

void loop(){//=======================================================//--- Demande de lecture de 6 octets du priphrique dadresse 0x02//========================================================

Wire.requestFrom(2, 6);//========================================================//--- Attente de la rception dun caractre//========================================================

while(Wire.available()){//======================================================//--- Lecture dun caractre reu depuis la liaison I2C et envoi vers//--- la liaison srie//======================================================

char c = Wire.read();Serial.print(c);

}delay(500);

}

L L S S A


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Afficheur LCD 4 x 20 caractres

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PCF8574

L L S S A


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Afficheur LCD

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#include

//============================================================// LCD librairie// https://bitbucket.org/fmalpartida/new-liquidcrystal/downloads// Configure les connections entre l'afficheur LCD et l'interface I2C// addr, en,rw,rs,d4,d5,d6,d7,bl,blpol// Adresse I2C = 0x27//============================================================

#include

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 2, 1, 0, 4, 5, 6, 7, 3, POSITIVE);

void setup(){//--- Cration d'un objet liaison srieSerial.begin(9600);

//--- Cration d'un objet LCD comportant 4 lignes de 20 caractreslcd.begin(20,4);

//--- Positionne le curseur sur la premire ligne gauche

lcd.setCursor(0,0);//--- Affiche "Formation ARALA"lcd.print("Formation ARALA");

//--- Positionne le curseur sur la deuxime ligne gauchelcd.setCursor(0,1);

//--- Affiche "Mai 2014"lcd.print

}

void loop(){{//--- Attent l'arrive d'un caractreif (Serial.available()) {

//--- Tempo pour pour tre sur la transmission srie est terminedelay(100);

//--- RAZ de l'affichagelcd.clear();

//--- Lecture de tous les caractres reus et affichage sur le lCD

while (Serial.available() > 0) {//--- Affichage sur le LCDlcd.write(Serial.read());

}}

}}


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L I

L I


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L I


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Exemple de programme nono-tche Changement la frquence du transceiver. Le microcontrleur rpte linfini la tche ci-dessous constitue de plusieurs

actions.

6/8/2014F ARALA F4GSC JL L 2014 80

Attente que lOM tourne le bouton du vernier

Lecture du pas dincrmentation

Modification de la frquence de loscillateur

Calcul de la frquence de loscillateur

Affichage de la nouvelle frquence

Attente du top indiquant quune seconde est coule

Affichage de lheure

Attente par scrutation logicielle dunedemande daction du type :

while !(bouton);

Tant que le bouton nest pas activ alorsattendre.

Attente par scrutation logicielle dunedemande daction du type :

While !(seconde);

Tant que la seconde nest pas coule alorsattendre

Le microcontrleur gre plusieurs actions mais squentiellement lune aprs lautre.

Tche Changement de Freq.

L I


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Exemple de programme nono-tche Changement la frquence du transceiver.

6/8/2014F ARALA F4GSC JL L 2014 81

Attente que lOM tournele bouton du vernier

Lecture du pasdincrmentation

Calcul de la frquencede loscillateur

Modification de la

frquence de loscillateur

Affichage de lanouvelle frquence

Attente du top indiquantquune seconde est coule

Affichage delheure

temps

Ordonnancement des tches

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t70

Temps total pour effectuer lensemble de la tche

Laction dattente force le processeur surveiller si lvnement est arriv:- Il ne peut rien faire dautre.

Tche Changement de Freq.

L I


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Exemple de programme multitche Supposons que le rcepteur dtecte le dclenchement dun relais (R7) et quil soitncessaire de mesurer le niveau du signal reu pour lafficher.

Supposons que la tche Tache changement de freq prend 1 seconde.

Il faut donc attendre 1 seconde avant daller mesurer la force du signal reu etlafficher.

6/8/2014F ARALA F4GSC JL L 2014 82

Tche changement de freq

Tche mesure du Smtre



0 1s 0.5s 2s 0.5s

temps

L I


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Exemple de programme multitche Supposons que la tche mesure du Smtre soit la tche prioritaire et quelle doittre excute sans dlai.

Dun point de vue chronogramme cela ressemble ceci:

La tche Tche de changement de freq est une TACHE DE FOND qui est excute linfinitant que le microcontrleur na rien dautre faire.

La tche Tche de mesure du Smtre est une TACHE ou ACTION TEMPORAIRE considrecomme tant plus prioritaire que la tche de fond. Elle est dclenche par un vnement matriel(ici le squelch ).

6/8/2014F ARALA F4GSC JL L 2014 83



0 1s 0.5s temps

La tche de fond est suspendue momentanment

Laction temporaire est excute en priorit

La tche de fond reprend son excution.

vnement matriel indiquant la rception dune station Squelch

L I


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Exemple de programme multitche

Bien quil ny ait quune seule Unit de calcul, il y a bien deux tches diffrentes qui sontexcutes et gres par le matriel multitche.

La synchronisation est matrielle et non pas logicielle (technique de la scrutation

logicielle polling qui consomme du temps CPU).

Le mode dordonnancement des tches par interruption est une technique desynchronisation matrielle utilisant les ressources priphriques du microcontrleur ousources dinterruption.

Une ressource priphrique demande la CPU dinterrompre temporairement la tchede fond pour lui permettre dexcuter son traitement.

6/8/2014F ARALA F4GSC JL L 2014 84

T

T

T

R

Demande dinterruption

Tche de fond interrompue

Sources dinterruption:- Base de temps- Liaison srie- Entres/sorties-

L I


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Exemple de programme multitche Exemples:

UART, liaison srie asynchrone Une interruption temporaire de la tche de fond est demande par lUART et indique quun

caractre a t reu ou que le caractre courant a t transmis.

Base de temps Une interruption temporaire de la tche de fond est demande par la base de temps pour

indiquer que le temps de rfrence est coul ( ex: 1 seconde).

Comparateur analogique Une interruption temporaire est demande par le comparateur analogique pour indiquer

que le signal dentre dpasser la tension de comparaison.

6/8/2014F ARALA F4GSC JL L 2014 85

PC UARTTx RxDemande dinterruption

A328

B A328Demande dinterruption

C

A A328

Demande dinterruption

Signal comparer

Tension de rfrence

L I


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Les sources dinterruption de l ATmega328 24 sources dinterruption :

Interruptions externes: Interruptions lies aux entres INT0 (PD2) et INT1 (PD3).

Interruptions internes Base de temps:

Interruptions lies aux Timers 0, 1 et 2 (plusieurs causesconfigurables).

Fonctions analogiques: Interruption lie au comparateur analogique. Interruption de fin de conversion ADC.

Communication srie:

Interruptions du port srie USART. Interruption du bus TWI (I2C) et SPI.

6/8/2014F ARALA F4GSC JL L 2014 86

l l

L I


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Comment utiliser les interruptions externes aveclArduino Uno?

Du point de vue logiciel

Autoriser une ou les sources dinterruption interrompre la tche de fond.

Indiquer le mode de dclenchement de la demande dinterruption, exemple activation sur frontou niveau.

Dcrire lalgorithme de traitement li la source dinterruption

int Squelch = 0; // Interruption externe 0 cble sur la pin 2 et a comme numro 0.void setup()

{..

//-- Laction temporaire StationRecue est excute pour chaque dtection de squelch (front montant (//-- RISING.) sur la pin 2.

attachInterrupt(SQUELCH, StationRecue, RSISING);

}

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Initialise et dfiniela source dinterruptionutilise.

Mode de dclenchement front ou niveau

Nom de laction temporaire

Numro de la Source dinterruption

L I

C ili l i i 0 1 ( i 2 d 3)?


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Comment utiliser les interruptions externes 0 et 1 (pin 2 and 3)?


La fonction attachInterrupt(param1, param2, param3) ncessite trois paramtres :

param1 : Quelle interruption est utilise.- Attention, cest le numro de linterruption et pas le numro de la pin:- Interruption externe 0 0 , Interruption externe 1 1;

param2 : Le nom de la fonction /algorithme de traitement.- Il ny a pas de paramtre passer ou retourner par cette fonction.

param3 : Quel est le type de dclenchement de linterruption.

Il y a quatre types de dclenchements possible :

LOW : Lentre est au niveau bas

RISING : Lentre passe dun niveau bas un niveau haut FALLING : Lentre passe dun niveau haut un niveau bas CHANGE : Lentre a chang de niveau. Elle est pass dun niveau bas vers un niveau haut ouinversement.

6/8/2014F ARALA F4GSC JL L 2014 88

L I

C t tili l i t ti t 0 t 1 ( i 2 d 3)?


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Comment utiliser les interruptions externes 0 et 1 (pin 2 and 3)? Exemple: Mesurer le temps douverture du squelch dun rcepteur en utilisant linterruption

externe 0 (pin 2). Dclenchement de la mesure de la dure sur le front montant et arrt sur le front

descendant.

6/8/2014F ARALA F4GSC JL L 2014 89

Temp=1s?

sqOn==1?

Sec=sec+1

Afficher dure

Oui

Sec=0

Oui

Afficher dure

Non

Nonetat==1?

Afficher SQUELCH OFF

sqOn=0 sqOn=1

Afficher SQUELCH ON

Dclenchement

OuiNon

Dclenchement

Squelch

L I

C t tilis l s i t ti s t s ( i 2 d 3)?


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Comment utiliser les interruptions externes (pin 2 and 3)? Exemple:

6/8/2014F ARALA F4GSC JL L 2014 90

# "LC."

LC (8,9,4,5,6,7);

I = 0; = L;

;

;

()

.(16,2);

.();

.C(0,0);.("I ");I(I,,IING);

()

=!;

()

.C(0,0);.(" ");

I(I,,IING);

.C(0,0);.("ELCH N ");

=1;

I(I,,FALLING);

.C(0,0);.("ELCH FF ");

=0;

()

(1000);

()

(==60) =0;

=++;

.C(0,1);.("= ");

.C(6,1);.(" ");

.C(6,1);.(,DEC);

=0;

.C(0,1);.("= ");

.C(6,1);.(,DEC);

L I

Comment utiliser les interruptions externes (pin 2 and 3)?E l


91/93

Exemple: Mesurer le temps douverture du squelch dun rcepteur en utilisant linterruption

externe 0 (pin 2). Dclenchement de la mesure de la dure sur le front montant et arrt sur le front

descendant.

Deuxime solution en associant une tche temporaire pour le front descendant etune autre pour le front montant.

Temp=1s?

sqOn==1?

Sec=sec+1

Afficher dure

Oui

Sec=0

Oui

Afficher dure

Non

Non

Afficher SQUELCH OFF

sqOn=0 sqOn=1

Afficher SQUELCH ON

DclenchementDclenchement

Squelch Squelch

L I

Comment utiliser les interruptions externes 0 et 1 (pin 2 and 3)?Exemple:


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Exemple:

()

(1000);

()

.C(0,1);.("= ");

.C(6,1);.(" ");

.C(6,1);.(,DEC);

=++;

(>=60) =0;

=0;

.C(0,1);.("= ");

.C(6,1);.(,DEC);

()

.C(0,0);.("ELCH FF ");

=0;

I(I,,IING);

()

.C(0,0);.("ELCH N ");

=1;

I(I,,FALLING);

# "LC."

LC (8,9,4,5,6,7);

I = 0;

// N ' :

// 0> 2 , 1> 3

; // I .

; //

()

.(9600);.(16,2);

.();

.C(0,0);.("I ");

I(I,,IING);

L I

Comment utiliser les interruptions externes 0 et 1 (pin 2 and 3)?


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Autres fonctions

noInterrupts() : Les demandes dinterruption ne sont pas autorises et ne seront pasprises en compte.

interrupts() : Toutes les demandes dinterruption sont autorises condition que lesinterruptions utilises soient autorises individuellement.

detachInterrupt(numro_interruption): La demande dnterruption numro_interruptionnest plus prise en compte.

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ArduinoTutorial_V2

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