Kit Plug and Make – Une nouvelle façon de travailler avec Arduino
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La montée en puissance de l'I²C
Pourtant, la technologie ne cesse d'évoluer, et le bus I²C, un bus de communication quelque peu poussiéreux et oublié lors de la naissance d'Arduino, est depuis devenu un standard de facto pour connecter toutes sortes de composants aux microcontrôleurs. Aujourd'hui, il existe une pléthore de modules d'extension basés sur le bus I²C, qui vous permettent de créer rapidement des applications en les connectant au port I²C d'un microcontrôleur.Il n’y a que les imbéciles qui ne changent pas d’avis
L'Arduino UNO a toujours eu un port I²C. Au départ, c'était un peu comme un périphérique accessible, avant de se voir attribuer ses propres broches sur le connecteur d'extension. Dans la dernière version, le UNO R4 WiFi, le port I²C a également reçu son propre connecteur (compatible avec la spécification Qwiic de SparkFun). Aujourd'hui, avec son nouveau kit Plug and Make, Arduino a pleinement adopté la méthode I²C pour le prototypage rapide. L'empilement de modules d'extension est bien sûr, toujours possible.Le kit Plug and Make
Le kit Plug and Make est basé sur le Arduino UNO R4 WIFI et une famille de modules d’extension appelés « Modulino® ». Un Modulino apporte une fonction comme un capteur, un bouton, une ou plusieurs leds, etc. Au moment de la rédaction de cet article, il en existe sept, qui sont les Buttons, Buzzer, Distance, Knob, Movement, Pixels, et Thermo. Les Modulino (notez que le pluriel ne prend pas de « s ») ne se branchent pas sur les connecteurs des modules d'extension, mais se connectent au port Qwiic I²C de l'UNO R4 WiFi. Les Modulino peuvent être connectés en série pour créer des applications plus complexes (Figure 1).
Prise en charge du Cloud et de l'IoT avec le kit Plug and Make
Bien que des systèmes similaires existent depuis plusieurs années, le kit Plug and Make d'Arduino pousse le concept un peu plus loin. Tout d'abord, étant donné les origines éducatives d'Arduino, le kit Plug and Make est porté par un environnement pédagogique basé sur le cloud. Cet environnement est non seulement destiné à aider l'utilisateur à démarrer rapidement, mais il constitue également le centre de référence pour les applications IoT de l'utilisateur. De toute évidence, beaucoup d'efforts ont été déployés pour rendre le cloud aussi facile à utiliser que possible.Caractéristiques des Modulino
La deuxième différence avec les autres systèmes de prototypage basés sur I²C, est que les nœuds Modulino peuvent également être utilisés avec d'autres cartes Arduino et des systèmes tiers. Car le minuscule connecteur Qwiic peut être contourné grâce à une empreinte pour un connecteur 4 voies à pas de 0,1″. Par conséquent, si nécessaire, vous pouvez simplement connecter un Modulino à un autre système en soudant quelques fils (en gardant à l'esprit que les Modulino nécessitent 3,3 V).Attendez une minute, il y a un autre microcontrôleur...
Une troisième différence intéressante est que les Modulino comportant un périphérique qui n'a pas de port I²C, tel qu'un bouton-poussoir ou un buzzer, sont équipés d'un microcontrôleur STM32C011F4 ARM Cortex-M0 pour délivrer le port I²C. Certaines des broches de ce MCU sont accessibles par une rangée de contacts sur le côté du Modulino. Par conséquent, ces Modulino peuvent être utilisés indépendamment et même comme contrôleur principal dans une chaîne de Modulino.Empilez quand-même
Finalement, Arduino n'a pas abandonné le concept de superposition, car les Modulino peuvent également être empilés. Cela est possible car ils ont tous la même empreinte (facteur de forme, si vous préférez) avec le port I²C soudable, mentionné plus haut, dans la même position. De cette façon, vous pouvez créer un petit dispositif empilé comprenant, par exemple, des boutons, un buzzer, un mouvement et un Thermo Modulino. (Figure 2). Le programme d'application peut être exécuté sur le microcontrôleur des Buttons ou du Buzzer (ou sur les deux).
Commencer avec le kit Plug and Make
Pour commencer à utiliser ce nouveau concept, Arduino a conçu un kit comprenant un Arduino UNO R4 WiFi, les sept Modulino mentionnés ci-dessus et une base Modulino. La base est une carte de forme carrée de 14 × 14 cm, sur laquelle vous montez l'UNO R4 WiFi et les Modulino nécessaires à votre application. Des boulons, des écrous et quatre entretoises sont fournis. Le kit contient également des câbles d'interconnexion Qwiic et un câble USB-C (avec un adaptateur USB-C vers A, non illustré dans la Figure 3).
La qualité réside dans les détails
Arduino a tendance à consacrer beaucoup de temps et d'efforts à la qualité de la conception, à l'apparence et aux détails, et le kit Plug and Make ne fait pas exception à la règle. Vous le remarquerez dès que vous ouvrirez la boîte. Tout a l'air parfait, s'ajuste parfaitement, et rien ne semble avoir été fabriqué au rabais. Par exemple, le bouton du Knob Modulino est bien conçu. L'impression sur les cartes est soignée et lisible. Toutes les planches ont des repères d'orientation (un coin blanc). Le support en carton du Modulino Base est percé et comporte des marques de découpe, ce qui vous permet de l'utiliser pour ranger votre projet assemblé à l'intérieur de la boîte dans laquelle il a été livré (Figure 4).
Félicitations pour les illustrations du PCB
En tant qu'ingénieur ayant un intérêt marqué pour la conception de circuits imprimés, je n'ai pas pu m'empêcher de remarquer l'illustration au dos de la base Modulino (Figure 5). Il s'agit d'un motif géométrique coloré composé de carrés. La couleur d'un carré est déterminée par la couche de cuivre (plaquée) du circuit imprimé, le masque de soudure et deux couches de sérigraphie au lieu d'appliquer une sérigraphie en couleur (ce que certains services de pooling ont commencé à proposer). Certaines couleurs sont obtenues en « mélangeant » les couches. J'aime beaucoup cela.
Les dimensions de la base Modulino sont un peu étroites
Tous les modules Modulino peuvent être connectés ensemble, mais aucun des projets initiaux proposés ne nécessite de les utiliser tous en même temps. C'est pourquoi la plaque de base peut sembler un peu étroite si l'on essaie de monter les sept Modulino et de les connecter (Figure 6). Pour la même raison, il n'y a pas assez de boulons (24) et d'écrous (20) pour fixer les 36 trous de montage (en comptant les quatre entretoises). Ce n'est cependant pas un problème, car deux boulons par Modulino et UNO R4 WiFi suffisent. Gardez à l'esprit que si vous développez votre propre idée en incluant les sept Modulino, vous devez fixer deux d'entre eux à des entretoises dans un coin. Une fois que vous les aurez boulonnés à la base, les connecter ensemble deviendra un peu un défi car l'espace est restreint. Comme indiqué précédemment, c'est possible, mais vous pouvez aussi ne fixer que les Modulino dont vous avez besoin lorsque vous changez de configuration.
Le Kit Plug and Make dans le cloud
J'ai connecté mon kit Plug and Make à mon ordinateur, puis j'ai dirigé mon navigateur vers le site Web de Arduino Plug and Make content platform. Pour y accéder, vous devez vous connecter à votre compte Arduino Cloud. Si vous n'en avez pas, vous pouvez créer un compte gratuitement.Dans le cloud, j'ai simplement cliqué sur Welcome (Figure 7). Il m'a guidé tout au long du processus de configuration de mon kit, ou plus précisément de la carte UNO R4 WiFi. Je n'ai pas rencontré de difficultés particulières et j'ai importé mon premier modèle. Cela s'est également passé sans problème, et je me suis retrouvé avec un Pixels Modulino montrant un arc-en-ciel coloré. En tournant le potentiomètre, l'arc-en-ciel se déplaçait de haut en bas, et le motif rayé affiché sur la matrice de LEDs de l'UNO R4 WiFi se déplaçait également vers la gauche ou vers la droite. La seule chose que j'ai dû faire pour en arriver là, c'est de saisir les informations d'identification de mon réseau Wi-Fi.
Il est intéressant de noter que j'ai choisi cette démo et pas une autre, car il y a six propositions offertes (Figure 8). Vous choisissez une démo en connectant deux Modulino à partir d'une liste de combinaisons possibles. Comme j'avais connecté les sept Modulino, j'avais choisi toutes les combinaisons possibles. La démo que j'ai obtenue est (par coïncidence ?) la dernière de la liste.
>Essai d'un projet du kit Plug and Make
Il était temps d'essayer un projet de démonstration. Il y en a sept, et j'ai opté pour Sonic Synth. Pour chaque démo, une estimation du temps nécessaire à la réalisation du projet est indiquée. Sonic Synth prend environ 35 minutes.Sonic Synth n'utilise que quatre Modulino (Buttons, Buzzer, Knob et Pixels) mais j'ai essayé avec les sept ensemble. Pour charger la démo, vous devez importer le modèle correspondant, vous détacher du projet en cours et associer l'UNO R4 WiFi au nouveau modèle. Cela signifie qu'il faut réintroduire les informations de connexion au réseau. Après avoir suivi toutes les étapes, rien ne s'est passé. Pas de son. Après avoir enlevé le Modulino superflu et redémarré le kit, il n'y avait toujours pas de son.
C’est réparé
Essayer de recharger le modèle n'était pas possible car j'avais atteint les limites de mon forfait cloud gratuit. La suppression du premier modèle de démonstration a résolu ce problème. Un utilisateur débutant ne serait pas confronté au même problème, car il n'aurait pas utilisé son forfait Cloud Arduino gratuit, comme je l'ai fait en bricolant d'autres projets. Après avoir suivi les étapes du projet une fois de plus, j'ai finalement obtenu un son en appuyant sur les boutons-poussoirs. La fréquence et la durée du son sont contrôlées par des curseurs dans le tableau de bord du cloud. Bien qu'ils figurent au début du projet, les Modulino Knob et Pixels n'entrent en jeu qu'à la deuxième étape du projet.
L'expérience utilisateur du kit Plug and Make
En jouant avec cette démo, j'ai pu constater deux choses :1. Avec le kit Plug and Make, l'objectif est de construire un gadget connecté intelligent en quelques minutes, sans avoir de connaissances préalables sur l'IoT et la programmation. Même si Arduino a simplifié l'expérience, en cas de problème, il faut toujours être à la hauteur pour se plonger dans l'environnement cloud, afin de trouver des pistes et des moyens de résoudre le problème.
2. Personnellement, j'ai l'impression que la base Modulino gêne plus qu'elle n'aide en fait à expérimenter et à jouer. Dans une salle de classe, elle peut aider à protéger le matériel, mais la reconfiguration du système est un peu fastidieuse. Des boulons plus courts seraient utiles, mais l'idéal serait d'avoir une sorte de système de clipsage. De plus, l'UNO R4 WiFi est positionné trop à droite pour les câbles Qwiic qui sont courts. J'ai donc préféré travailler sans la plaque de base.
L'Arduino de base
Le kit Arduino Plug and Make est destiné aux applications IoT connectées au cloud. Derrière le Cloud Arduino se trouve l'environnement de programmation Arduino. Vous pouvez inspecter et modifier le code source de vos applications en ouvrant l'onglet sketch. En faisant cela pour le projet Sonic Synth, on découvre un programme Arduino assez simple qui importe une bibliothèque Modulino (Figure 9). Cette bibliothèque est également disponible dans le gestionnaire de bibliothèque de l'IDE Arduino habituel hors connexion. Par conséquent, rien ne vous oblige à développer des applications IoT basées sur le cloud avec le kit Plug and Make. Vous êtes libre d'en faire ce que vous voulez.
La concurrence
Comme nous l'avons dit au début de cet article, le concept du kit Plug and Make d'Arduino n'est pas nouveau mais il ajoute quelques éléments intéressants. Le premier système de prototypage basé sur le bus I²C est probablement Grove de Seeed Studio (c'est un peu plus que cela, en fait). Le principal problème du système Grove est son utilisation d'un connecteur propriétaire avec un pas de 2 mm. Grove a été copié par d'autres fabricants, qui ont tous remplacé le connecteur Grove par leur propre connecteur non standard, ou difficile à souder, à câbler ou à trouver. Les exemples sont le Stemma d'Adafruit et le Qwiic de Sparkfun, mais il y en a d'autres. Arduino a fait une faveur à la communauté en équipant les nœuds Modulino d'un connecteur I²C normal (c'est à dire accessible aux makers) en plus du Qwii.Et le BBC micro:bit ?
En jouant avec le kit Plug and Make, je n'ai pas pu m'empêcher de penser au BBC micro:bit. Il s'agit d'une petite carte à microcontrôleur créée pour initier les enfants à la programmation et à l'électronique. Elle s'adresse à un public encore plus jeune (à partir de 10 ans) que le kit Plug and Make (14 ans et plus). Les deux cartes/systèmes présentent des caractéristiques similaires, avec un microcontrôleur ARM Cortex-M4, des capacités sans fil, une matrice de leds, plusieurs capteurs connectés à un bus I²C, un buzzer, des boutons-poussoirs, une programmation basée sur le cloud et des applications IoT. La principale différence est que le BBC micro:bit intègre tout cela sur une seule carte, alors que le kit Plug and Make se compose de huit cartes (la platine de base ne compte pas car elle n'a aucune fonctionnalité électrique, et sert uniquement de structure pour organiser les projets). Donc, si vous voulez quelque chose de plus petit, jetez un coup d'œil au BBC micro:bit.Une nouvelle façon d'utiliser Arduino
Le kit Arduino Plug and Make introduit une nouvelle façon d'utiliser Arduino. Au lieu d'empiler des modules sur une carte de base, les modules d'extension « Modulino » sont connectés en chaîne sur un bus I²C. Ce bus est fourni par l'Arduino UNO R4 WiFi du kit. Une base Modulino est incluse pour sécuriser les différents Modulino et l'UNO R4 WiFi, créant ainsi un système transportable.
Le kit Plug and Make incarne tout ce que nous attendons d'Arduino, en étant esthétique, avec du matériel et un logiciel de haute qualité (même s'il n'était pas encore tout à fait au point au moment où j'écris ces lignes, car j'ai reçu un échantillon avancé du produit avant son lancement). Destiné aux débutants en électronique, aux amateurs et aux makers, le kit est accompagné d'une bonne quantité de documentation en ligne, d'exemples de projets et d'outils dans le Cloud Arduino.
La nouvelle ligne de produits Modulino peut avoir un certain potentiel, je crois, surtout si le support pour le microcontrôleur STM32 utilisé sur certains d'entre eux est fourni (schémas, bibliothèques, bootloader). Arduino prévoit de commercialiser d'autres nœuds Modulino à l'avenir, mais ne peut pas nous donner d'autres détails pour le moment. La concurrence est féroce dans le domaine du bus I²C.
Traduction : Laurent RAUBER
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