Programmation de microcontrôleurs sans formation, sans temps, et pour les néophytes de Cebek.

 

 

Il existe deux façons de concevoir un circuit électronique pour répondre à l'opération commandée par une application. N'utilisant dans son développement que des composants conventionnels sans programmation, ou utilisant du matériel programmable.

 

Même si, à la rigueur, cette définition serait correcte, à l'heure actuelle la conjonction du logiciel et du matériel est indissoluble dans la production d'applications électroniques viables et compétitives.

 

Contrairement à une conception standard, un développement basé sur un microcontrôleur permet une personnalisation complète des fonctions souhaitées, permet un plus grand nombre de versions de fonctionnement, peut intégrer un degré de complexité plus élevé et réduit le nombre de composants nécessaires dans le circuit, abaissant le coût, le risque de panne et le temps de production.

 

Le principal inconvénient d'un microcontrôleur est sa complexité, et de tout cela, la programmation sous des langages complexes tels que le code assembleur est probablement le principal.

 

Pour éviter ce handicap et diffuser l'utilisation et l'adoption du microcontrôleur à tous les niveaux, un type de produit s'est popularisé, la famille Picaxe. Il s'agit d'une série complète de microcontrôleurs de Microchip, avec leur traduction dans les modèles PIC correspondants. La différence et l'avantage par rapport au modèle de microcontrôleur standard est que la programmation est éliminée en tant qu'élément de complexité.

 

Ils le font en adoptant le pseudo langage Basic comme interpréteur avec le compilateur et en rendant la programmation remarquablement simple, voire presque intuitive à certains égards. D'autres entreprises, telles que Cebek, ont également proposé de résoudre le reste des aspects complexes associés au microcontrôleur, en éliminant toutes les excuses ou réticences grâce à une série de kits abordables résolus indépendamment avec tous les éléments nécessaires à l'expérimentation.

 

Dimensionné pour un apprentissage linéaire et simple, ce type de produit assure dès le début, même dans le cas d'un débutant, la création des premiers programmes et la pleine fonctionnalité du microcontrôleur.

 

 

 

 

 

Le pack de démarrage Picaxe-08M2 ou Cebek EDU-AXE003U est un kit de démarrage pour le microcontrôleur Picaxe 8M08 à 2 broches, particulièrement adapté à ceux qui n'ont eu que peu ou pas de contact avec les microcontrôleurs. Pour les néophytes, l'EDU-AXE003U est un outil exceptionnel, même s'il n'empêche pas l'utilisateur non initié de devoir l'entreprendre avec un certain dévouement et une attitude patiente avant de commencer à envisager les premiers tests avec le kit.

 

Vous devez d'abord consulter la documentation et avoir une idée conceptuelle de ce que sont les éléments matériels et logiciels du pack et comment ils interagissent les uns avec les autres. Sans précédent, ou sans être sous la tutelle d'un enseignant, le sentiment à l'ouverture de la boîte est : "et maintenant quoi ?".

 

Cet article prend connaissance du guide et décrira le Starter pack 08M2 de Cebek, en l'analysant comme un produit mais aussi, et surtout pour ceux qui veulent débuter, de manière informative.

 

L'EDU-AXE003U est livré dans une boîte compacte. A l'intérieur se trouvent les éléments de montage de la "carte mère", du circuit imprimé et des composants prêts à être soudés. Également le câble spécial pour la communication avec l'ordinateur, pour la connexion USB, et un CD avec le logiciel et les manuels nécessaires.

 

 

 

Parmi les avantages du kit, et de la gamme Picaxe en général, se trouve l'abondance d'informations, d'exemples d'application et d'assistance associée. À partir de la documentation recueillie sur le CD ou à partir de la page Web principale, bien qu'évidemment en anglais, vous pouvez facilement accéder à des guides et à des exemples initiaux de complexité de base, moyenne et avancée. Ensemble, une collection d'informations structurées pour que l'utilisateur puisse faire une progression progressive et continue sans obstacles.

 

Cependant, après avoir ouvert l'EDU-AXE003U dans les premiers pas de l'utilisateur novice, une seule information est nécessaire, sans distractions, simple et qui permet une idée immédiate du processus de travail qui doit être utilisé dans le kit jusqu'à ce que la programmation soit achevée du microcontrôleur. Un processus qui peut être résumé synthétiquement comme le montre l'illustration suivante.

 

La première étape consiste à assembler le module principal ou "Mother Board". Pour ce faire, les quelques composants nécessaires au produit doivent être soudés. A l'aide de la fiche de montage fournie avec le kit, et de la sérigraphie du circuit imprimé, et sans aucun élément SMD qui pourrait le compliquer, le processus de soudure est résolu facilement et rapidement.

 

Une fois le montage du circuit terminé, l'attention se porte sur l'ordinateur avec lequel on souhaite travailler. Le point suivant sera l'installation du pilote ou du pilote du câble de communication AXE027, inclus avec le kit. Le câble AXE027, même avec une extrémité USB pour l'ordinateur, n'est pas un modèle conventionnel. A l'intérieur se trouve une électronique qui permet d'interpréter et d'établir une communication série entre le microcontrôleur et l'ordinateur. Pour que cette interface soit établie, il est indispensable d'installer au préalable les pilotes nécessaires sur l'ordinateur.

 

Le programme d'installation est disponible pour les trois principales versions de systèmes d'exploitation : Windows, OSX ou Linux. Il peut être chargé directement depuis le CD ou de préférence, s'il existe une version plus récente, depuis le site Picaxe : http://www.picaxe.com/Software/Drivers/AXE027-USB-Cable-Driver#tResources.

 

L'avant-dernière étape est l'installation du logiciel de développement, avec lequel les programmes et la lecture ou l'écriture de la mémoire du microcontrôleur seront effectués. C'est précisément à ce stade que le Starter Pack Picaxe-08M2 offre d'autres de ses avantages les plus notables. L'utilisateur pourra choisir entre différents outils de développement, avec un nombre plus ou moins important de présentations et à l'exception de certains outils spécifiques tels que la simulation de fonctionnement pour les schémas électriques ou la programmation par organigrammes, le reste est entièrement gratuit.

 

L'avantage est double dans notre cas. Dans le laboratoire, nous avons des ordinateurs Windows, OSX et Linux. Selon l'endroit où nous sommes, nous utilisons l'un ou l'autre ordinateur. Le kit Cebek permet d'utiliser le même outil de développement, le logiciel « AXEpad », avec une version pour chacun d'eux et avec la même interface et le même mode de fonctionnement quel que soit le système d'exploitation sur lequel il tourne. Compter également sur une compatibilité totale entre les fichiers de programme réalisés avec l'un ou l'autre ordinateur.

 

L'AXEpad peut être installé directement depuis le CD du produit ou depuis le site Web de Picaxe : http://www.picaxe.com/Software.

 

La quatrième et dernière étape concerne les connexions du circuit. Nourriture et communication.

 

Pour alimenter la carte mère, le boîtier pour 3 piles AA en série, qui comprend le kit, peut être utilisé, en le connectant via les bornes de connexion du circuit. Ou au lieu de cela, si vous préférez, une source de laboratoire ajustée entre 4,5 et 5 VDC peut être utilisée, en l'appliquant directement aux bornes de connexion de puissance.

 

La communication entre l'ordinateur et le circuit est résolue en connectant les deux via le câble AXE027. Connecteur USB vers l'ordinateur et connecteur type « Jack » vers le circuit. Enfin, une fois l'alimentation et la communication terminées, le module sera prêt à fonctionner.

 

 

 

Dans le développement de microcontrôleurs, la carte mère est un circuit de développement spécifique, principalement destiné à l'écriture ou à la lecture de la mémoire du microcontrôleur. Par la suite, le microcontrôleur est affecté à une carte différente.

 

En plus de la carte mère, il existe d'autres circuits dédiés au développement, comme le « Proto Board » ou le trainer qui permettent de tester « in situ » le fonctionnement du prototype électronique, qui sera ensuite monté sur une carte commerciale définitive . Dans l'EDU-AXE003U, le circuit peut remplir les deux fonctions. La soudure de l'assemblage initial s'est concentrée uniquement sur une partie du circuit, le laissant prêt à fonctionner comme une carte mère. Le reste du circuit est destiné à fonctionner en "proto board" ou trainer, permettant de tester les programmes directement sur un prototype.

 

Le Picaxe 08M2 dispose de cinq ports qui peuvent être programmés comme entrées, sorties, ports analogiques ou autres fonctions prises en charge par le microcontrôleur. Chaque port est affecté à une broche/broche sur le CI. Le port 0 est situé sur la broche 7 ; port 1 sur la broche 6 ; port 2 sur la broche 5 ; port 3 sur la broche 4 et port 4 sur la broche 3. Le reste des broches remplissent des fonctions non destinées à la programmation, telles que l'alimentation négative et positive, ou utilisées pour la communication série avec l'ordinateur.

 

En interne, l'EDU-AXE003U a chacun des cinq ports connectés, en plus de l'alimentation positive et négative de la partie du circuit destinée au test. Dans cette section, il y a aussi une série de taupes interconnectées les unes aux autres, mais sans connexion avec le reste, et qui permettent de souder des composants externes qui, selon la façon dont la connexion entre les taupes est conçue, permettront la préparation d'un prototype de test connecté directement au micro . (Figure 3)

 

 

 

 

 

Avant de commencer à apprendre les instructions et les structures du langage de programmation, il est préférable de prévoir une pratique qui servira d'introduction et de prise de contact avec tous les logiciels et matériels. Nous avons choisi un « Positioning light » comme premier programme, car comme nous le verrons plus loin, l'électronique nécessaire est très simple, réduisant le montage du prototype et servant en même temps à le laisser monté comme indicateur optique dans des conditions plus complexes. programmes.

 

De plus, le logiciel sera également simple. Les témoins lumineux ou de positionnement sont ceux dont on se souviendra normalement pour les avoir vus dans la partie la plus haute des bâtiments, à l'extrémité supérieure des antennes de télécommunication, etc. Son fonctionnement est cyclique mais asynchrone, avec une cadence constante où le temps d'allumage et le temps d'extinction sont différents. Pour réaliser la pratique, une led, une résistance de limitation et un micro port (microcontrôleur) suffiront. En appliquant la loi d'ohm, pour une tension de 4,5 – 5 V. et une consommation de la LED supérieure à 15 mA, une résistance de 330 ohms sera suffisante. A partir de la micro broche, la résistance en série avec la LED peut être référencée en négatif ou en positif. Nous, pour faciliter la logique de fonctionnement, nous référons au négatif. Ainsi en binaire, lors de la programmation d'un 1 dans la sortie, la LED s'allumera. Lors de l'envoi d'un 0 à la sortie micro, la LED s'éteint. Sinon, une logique inversée s'établirait.

 

Si le schéma électrique est respecté, la construction du prototype sur la carte consistera à joindre la résistance à l'une des taupes marquée comme port 1. L'autre extrémité de la résistance, à l'aide d'une ligne indépendante, doit être connectée à l'anode de la led, et la Cette cathode, créant un pont, peut être jointe à n'importe laquelle des taupes connectées en interne au négatif. (Figure 4)

 

Après l'assemblage du prototype, il est temps de commencer la programmation. L'AXEpad est un outil de développement, un éditeur pour la programmation des micros Picaxe, clair, simple, mais totalement solvant. Lors de sa première exécution, nous trouverons une fenêtre divisée en deux sections, la plus grande pour l'éditeur et la plus petite pour visualiser les étiquettes, les constantes ou les enregistrements que nous créons lors de la programmation. L'éditeur se comporte comme n'importe quel autre outil de développement. Au fur et à mesure de la saisie d'une instruction, d'une valeur, d'un commentaire, etc., le texte apparaîtra dans une couleur qui identifiera de quel type de données il s'agit, facilitant ainsi la tâche du programmeur. Le débogage est séquentiel, chaque ligne correspondra donc à une instruction.

 

Le menu AXEpad ne présente pas non plus de complications. En plus du menu Fichier, avec les fonctions typiques d'enregistrement du document, de chargement ou de création d'un nouveau, etc., ou du menu Edition, également avec les fonctions habituelles de tout programme, nous trouverons deux options de menu spécifiques à AXEpad. Le menu PICAXE, principalement axé sur le travail de programmation et sur le micro, contient l'option de vider le programme et de sauvegarder la mémoire du micro ; débogage ; le vérificateur de syntaxe, etc. La dernière option du menu principal correspond aux options d'affichage de l'écran et à l'accès aux options du programme. La première ligne du programme de pratique «Positioning Light» sera un «Label ou Label». La fonction des étiquettes est d'indiquer au programme où aller lorsqu'il est nommé. Il peut y en avoir autant que nécessaire, bien que plus leur nombre est grand, plus il peut être compliqué de suivre le déroulement du programme. Dans notre cas ce sera le seul et puisque c'est le label principal, nous l'appellerons "main". La deuxième ligne du programme sera une commande de port. « Élevé » est une instruction qui définit le port indiqué à un niveau élevé, (binaire 1), dans notre port d'entraînement 1. En ayant le circuit LED connecté à ce port, cette instruction fera s'allumer la LED.

 

La troisième ligne du programme force le micro à se mettre en pause et donc à maintenir la commande précédente en vigueur. L'instruction « pause » est définie en millisecondes. La quatrième ligne du programme définit le port 0 à l'état bas (1 binaire) à l'aide de l'instruction « Low ». Ainsi, la LED s'éteindra. La cinquième ligne exécute une pause qui sera maintenue pendant 3 secondes, après quoi la 6ème et dernière ligne du programme sera exécutée. L'instruction "Goto", suivie du nom de l'étiquette, indique au microcontrôleur qu'il doit passer à main. Ainsi, le programme répétera automatiquement le cycle depuis le début, créant une boucle fermée et constante du programme. (Figure 5)

 

 

 

 

 

Avant d'envoyer le programme créé pour la pratique dans la mémoire du micro, il faudra d'abord vérifier que le cavalier du circuit est en position «PROG», sinon la communication ne s'établira pas. Il sera également temps de vérifier que l'alimentation et la connexion du circuit avec l'ordinateur sont adéquates. En revenant à l'AXEpad, via le menu PICAXE ou via le raccourci clavier «F5», le dump du programme est exécuté sur le microcontrôleur. Après la commande, le logiciel lui-même vérifie de quel modèle Picaxe il s'agit et nous demande le modèle du microcontrôleur s'il ne correspond pas à celui établi dans les options du programme.

 

Ce paramètre peut également être modifié manuellement à tout moment via les options du programme.

 

Lors de la transmission entre l'ordinateur et la carte mère, un écran s'affichera indiquant le processus. Si tout se termine avec succès, l'écran de processus disparaîtra pour laisser place à un autre qui confirmera et conclura l'opération d'enregistrement. Le résultat sur le prototype sera visible presque immédiatement après l'écran de confirmation.

 

Il démarrera lorsque la LED s'allumera pendant 1 seconde, puis il restera éteint pendant 3 secondes, s'allumant et s'éteignant constamment au même rythme jusqu'à ce que l'alimentation soit coupée. La première programmation du microcontrôleur sera terminée.

 

Évidemment, c'est une pratique facile et basique, mais elle illustre clairement la façon de travailler et le type d'instructions du langage Picaxe et des Starter Packs Cebek. En suivant le cours de la documentation, il existe un grand nombre de pratiques et d'exemples du fabricant, à la fois de l'électronique et du programme correspondant, axés sur l'atteinte de la pratique précédente et progressivement un degré de complexité plus élevé, dans une courbe de progression douce .et bien défini jusqu'à atteindre les performances et les fonctions maximales fournies par les microcontrôleurs.

 

 

 

Le Starter Pack Picaxe-08M de Cebek est une excellente solution pour les utilisateurs novices mais aussi pour ceux qui ne sont pas si novices. C'est là que réside son principal point fort. L'EDU-AXE003U s'assemble rapidement, dispose d'un logiciel qui s'exécute sur l'un des principaux systèmes d'exploitation. La documentation est structurée en considérant une courbe d'apprentissage progressive et très simple. Si vous avez déjà programmé dans n'importe quel langage, même si ce n'est qu'au niveau informatique, une connaissance intuitive s'établit rapidement. Les utilisateurs les plus avancés s'y adapteront plus rapidement qu'à tout autre microphone autre que celui auquel ils sont habitués.

 

En bref, le Cebek L'EDU-AXE003U ou Starter Pack Picaxe-08M n'est pas sans rappeler les solutions didactiques pour l'initiation à la robotique ou pour la connaissance des énergies alternatives que la même maison distribue également, mais cette fois en établissant le focus d'intérêt sur l'électronique plus courant. Un produit d'apparence basique mais qui, presque sans le vouloir, conduit l'utilisateur à une connaissance complète de la matière qu'il traite. Sous son apparente simplicité, l'EDU-AXE003U cache un microcontrôleur suffisamment puissant, qui offre un nombre considérable de fonctionnalités et avec lequel des développements d'un degré de sophistication considérable peuvent être réalisés. Un produit également économique, qui justifie l'investissement ne serait-ce que pour la motivation et la facilité de progression qu'il imprime à l'utilisateur.