revu de projet (1)

7/26/2019 Revu de Projet (1)

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Communication arduino/android et

commande des moteurs

Tout dabord, quest ce quun Arduino ? Arduino est un projet open source cr par des passionns

en Italie en 2005 pour des tudiants. Cest une plateforme lectronique basique laquelle on a

affect un microcontrleur, ici lATMEGA 328. Loriginalit de ce projet tient dans le fait que

lArduino seul ne peut faire quun nombre limit de choses mais en lui ajoutant des modules les

possibilits offertes deviennent infinis. Il est programmable par ordinateur via un programme en

JAVA ce qui garantie sa portabilit. La connexion avec lordinateur se fait via USB et le protocole

RS232 est utilis. Le module basique est en plus de tout cela peu cher, son nom est larduino Uno Rev

3, appel par abus de langage dans ce dossier Arduino .

Ce dossier prsente comment lArduino peut permettre de rpondre aux besoins explicits dans lecahier des charges par le biais de rponse des problmatiques dpendantes les unes des autres.

Problmatique : Comment permettre physiquement la carte Arduino de se

connecter en Bluetooth au Smartphone ?

Le Bluetooth :La carte Arduino seule na pas dantenne, il est donc impossible dtablir avec une connexion sans fil

Bluetooth, il faut donc utiliser un module Bluetooth :

Module Bluetooth :

Permet dtablir la communication entre

lArduino et le Smartphone grce au protocole

Bluetooth et son antenne intgre.

On peut ainsi relier larduino et le Smartphonegrce au protocole Bluetooth.


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Problmatique : Comment permettre physiquement a la carte Arduino de

commander les moteurs en respectant le cahier des charges ?

Commande des moteurs :

La carte arduino peut commander des moteurs, elle peut mme moduler cette vitesse grce

lutilisation de signal PWM.

Signal PWM : Le signal PWM est un signal permettant de moduler une tension moyenne que lon

envoie le plus souvent un moteur, une tension et une priode T sont tablie, par exemple 5V

pendant 10ms, cette tension est envoy sur la borne pendant une dure t, par exemple 4ms, ainsi, la

borne est aliment en 5V pendant 4ms toutes les 10ms, la tension moyenne devient donc une

tension de 2V. On obtient un

taux de modulation valant t/T,

ici 40%.

En modifiant ce temps t onmodifie la tension

dalimentation trs simplement.

Si lArduino peut thoriquement commander les moteurs de cette faon, cela nest pas suffisant pour

garantir son efficacit, un effet, en tudiant la documentation de larduino on apprend que lintensit

sur chaque borne peut aller jusqu' 50mA (cf :http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno)

Or notre source de courant qui alimentera les moteur devra fournir une intensit pouvant aller

jusqu' 800mA, il est donc impossible dutiliser directement larduino pour commander le moteur, il

faut donc passer par un module dalimentation.

Module dalimentation des moteurs:

Ce module permet une alimentation en toute

scurit des moteurs, il utilise une

alimentation externe pour rcuprer le

courant et le signal PWM de larduino pour

alimenter jusqu' deux moteurs en courant

continu. On notera aussi quil utilise 4 autres

bornes de larduino pour permettre de

paramtrer le sens de rotation de chaque

moteur dans le sens horaire ou antihoraire.

Il permet ainsi de respecter toutes les

caractristiques du cahier des charges.
http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUnohttp://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUnohttp://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUnohttp://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno


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Problmatique : Comment relier les deux modules lArduino ?

Caractristique des connexions entre lArduino et ses modules :

La connexion entre les diffrents modules et lArduino se fait par un empilement des modules sur

lArduino ainsi, on peut connecter sur lArduino le module Bluetooth et au dessus du module

Bluetooth le module dalimentation des moteurs.

Chaque module Bluetooth utilise des bornes spcifiques dfinis dans la documentation technique de

chacun deux:

Cette connaissance du cblage est ncessaire pour la rsolution des problmatiques suivantes.


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Problmatique : Comment programmer lArd ui no de fa o n po uv oi r dis cu ter

avec le Smartphone et commander les moteurs ?

Etablissement de la connexion Bluetooth entre larduino et le Smartphone:

Pour se connecter en Bluetooth au Smartphone, lutilisation dune librairie t ncessaire, en effet

ce module et vendu avec une librairie qui est ncessaire au bon fonctionnement de ce dernier, elle

contient notamment une fonction qui permet de sauthentifier et de se connecter un autre

priphrique Bluetooth, cette fonction appele au tout dbut du programme se divise en trois

phases :

- le paramtrage du module

- la mise en attente de connexion

- le vidage du buffer

Quand la fonction est termin, mme si le module nest toujours pas connect, il va se mettre enattente et attendra quun Smartphone se connecte, voil le code C de ce paramtrage:

Il a fallu aussi tablir un protocole denvoi des donnes du Smartphone vers lArduino.

Paramtrage du

module

Mise en attente de

connexion.

Vidage du buffer

blueToothSerial.begin(38400); // La vitesse de transmission est dfinie 38400 bauds

blueToothSerial.print("\r\n+STWMOD=0\r\n"); // paramtrage du module en tant

quesclave.

blueToothSerial.print("\r\n+STNA=MotoDuino\r\n"); // paramtrage du nom du module en

tant que MotoDuino

blueToothSerial.print("\r\n+STOAUT=1\r\n"); // Permet a des priphriques dj connects

de se connecter au module.

blueToothSerial.print("\r\n+STAUTO=0\r\n"); // Interdit la connexion automatique

delay(2000); // This delay is required.

blueToothSerial.print("\r\n+INQ=1\r\n"); // rend le priphrique connectable

Serial.println("The slave bluetooth is inquirable!");

delay(2000); // This delay is required.

blueToothSerial.flush(); // Vidage du buffer, important pour ne pas lire des caractres

rsiduels de la connexion ou dune dernire communication.


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Problmatique : Sous quelle forme envoyer les donnes ncessai res lArduino

pou r com man der les moteu rs ?

Etablissement du protocole de communication entre le Smartphone et

lArduino:

Pour connaitre lorientation du tlphone, on dispose de trois informations, la position angulaire en

Z, X et Y. Chacune de ces positions est dfinie par un nombre dcimal compris dans un usage normal

entre -10 et 10 et ayant jusqu 5 dcimales. On a dfinit que le Smartphone devait envoyer ces

informations sous la forme :

Remarques :

- On filtre le : qui ne sert pas sinon pour le debuguage.

- La valeur envoy peut dpasser 10 ( ou tre infrieur -10), cela serait du des mouvement

brusques.

- La taille maximal dune valeur est donc de 10 caractres (lettre + signe - + 2 chiffres (nombre

suprieur 10) + , + 5 dcimales ).

On notera que pour obtenir les trois valeurs dans une mme entit il faudrait recevoir 40 caractres,

en effet, il faut rcuprer lquivalent de 4 valeurs pour tre certain den avoir trois compltes(cf

lexemple de trame), soit 40 caractres.

Ex de trame potentiellement recevable :

Ici X vaudrait -9,33257, Y vaudrait 2,73658 et Z vaudrait 10,23456.

La position angulaire de laxe X,Y et Z sont ainsi envoys en continu et peuvent ainsi permettre a

lArduino de connaitre linclinaison du tlphone sur chacun de ces axes.

On se rappellera des informations donnes par Maxime sur limpact de lorientation Smartphone sur

les valeurs envoys, nanmoins voici un petit rappel rapide ncessaire pour la comprhension de la

partie suivante :

X:1,23456Axe sur lequel t

prlev linformation.Nombre dcimal

entre -10 et 10.

Dlimiteur.

,3456X:-9,33257Y:2,73658Z:10,23456X:1,27

X>0 X


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Problmatique : Comment traiter les informations reus de faon pouvoir

commander les moteurs ?

Cration du programme dinterprtation des donns reus et de contrle

des moteurs :

Tant que module

Bluetooth non appair

Tant que le

tableau nest pas rempli

Rception dun

caractre Bluetooth et

placement dans le

tableau

Extraction des

valeurs en X, Y et

Z du tableau

Utilisation des valeurs

prcdentes pourmoduler la vitesse du

moteur

Macro principale Variables Globales

Cration dun

tableau de 40 cases

Cration des

variables de type

entier : X,Y et Z

Extraction des valeurs en

X, Y et Z du tableau

Tant que le tableauna pas t lu entirement.

Non

Non

Non

Si la valeur

est X

Si la valeur

est Y

Si la valeur

est Z

Transformation en

valeur numrique

des 9 cases suivantes

et placement dans la

variable X.

Transformation en

valeur numrique



variable Y.

Transformation en

valeur numrique



variable Z.

Lecture de la

valeur dune case

Oui

Oui

Oui

Algorigramme du

programme potentiel pour

assurer la communication

Arduino/Androd et la

commande des moteurs.

Tant que 1 vaut 1

Paramtrage du module

Bluetooth et mise en

attente de connexion.


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Lalgorithme dcoulant de cette algorigramme doit permettre de faire fonctionner lArduino en

respectant le cahier des charges.

Vidage du buffer.

Modulation de la vitesse

des moteurs

Si Z plus grand

que 0

Paramtrage du

module pour faire

tourner le moteur

dans le sens horaire.

Paramtrage du module

pour faire tourner le

moteur dans le sens anti-

horaire.

Si X plus grand

que 0

Paramtrage du

module tel que le

vhicule tourne

droite.

Paramtrage dumodule tel que le

vhicule tourne

gauche.

Dfinition de la vitesse

de rotation des

moteur en fonction de

Y.

Oui

Oui

Non

Non

Paramtrage du module Bluetooth

et mise en attente de connexion.

Paramtrage dumodule Bluetooth

Mise en attente de

connexion

Pour plus

dinformations

retourner la page n4

Toutes les problmatiques ont t rsolues et lalgorigramme t cr, il suffit

maintenant de crer le programme et de passer aux phases de tests.


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Cration du programme :

Pour programmer larduino il faut utiliser un Environnement de Dveloppement Intgr

communment appel IDE (en anglais), comme son nom lindique cest un logicielle qui permet de

dvelopper pour une plateforme dans un ou plusieurs langages (compilation pour la plateforme

donn). Il intgre un grand nombre doutil permettant de faciliter la cration des programmes, en

voici une deux intgrs dans celui de larduino :

- Un dbogueur, utile pour savoir o linterprtation du code chouera.

- Un mulateur de moniteur srie, il permet de voir les messages que nous envoie larduino,

extrmement utile lors du dveloppement des programmes, du dbogage ou encore des phases

dexprimentations.

Le langage utilis par lIDE est un langage extrmement proche du C, cest pour cela que lon dit par

extension que lArduino est programm en C.


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La phase dexprimentation est divise en trois parties :

- la premire vrifie le bon fonctionnement de la partie Bluetooth et du traitement des donnes

- la seconde vrifie que lArduino commande bien les moteurs sans quils soient connects

- la dernire vrifie le bon fonctionnement de lArduino une fois mont sur le vhicule. ( faire)

Vrification du bon fonctionnement de la partie Bluetooth et du traitement

des donnes :

Pour vrifier que cette partie fonctionner il faut dabord vrifier que les caractres envoys par le

Smartphone sont bien reus, on utilise donc le moniteur Srie pour voir le contenu tableau :

Chaque ligne reprsente le tableau remplie

entirement, on voit qua chaque lignes

sont prsentes au moins une fois les valeurs

compltes de X, Y et Z. On peut donc

extraire en toute scurit les valeurs.

Il faut ensuite vrifier que lextraction des valeurs prsentes dans le tableau se fait bien de la faon

que lon souhaite, on utilise de nouveau le moniteur srie et on affiche les valeurs extraites de

chaque tableau :

On voit que le contenu du tableau est

chaque fois bien extrait. De plus, quand

une valeur est suprieure 10

(soulign), elle est rabaisse 9.99, cela

permet de faciliter les calculs pour

calculer la tension mettre dans les

moteurs.

On rcupre ainsi toutes les valeurs

ncessaires la dfinition de la tension

mettre dans les moteurs.


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Vrification du bon fonctionnement de lArduino dans la commande des

moteurs :

Lalgorithme cr doit permettre de faire fonctionner la voiture en marche avant, marche arrire et

de la faire tourner en avanant, le moniteur srie a tout dabord t utiliser pour vrifier cescaractristiques :

Marche avant : Marche arrire :

On voit que quand Z est positive le shield moteur est programm en marche avant et quand Z est

ngatif le shield moteur est programm en marche arrire.

Tournant vers la gauche : Tournant vers la droite :

Modulation de la vitesse via linclinaison du tlphone sur laxe Y:

Vhicule larrt: Vhicule en avance rapide :

On voit que quand Y est proche de 10 (tlphone la vertical) les moteurs ne sont que trs peu

aliments et qua linverse quand le tlphone est lhorizontal (Y proche de 0) les moteurs sont

quasiment aliments au maximum.

Ainsi lArduino devrait normalement pouvoir rpondre toutes les exigences dfinis dans le cahier

des charges dans la communication arduino/androde en vue dune commande de vhicule motoris.

Le vhicule ntant pas encore achev il est pour linstant impossible de tester larduino en

conditions rels, le principe a tout de mme t vrifi avec un systme de LED.

On voit ici que le moteur gauche serait moins

aliment que le moteur droit ce qui permettrait

au vhicule de tourner vers la gauche.

On voit ici que le moteur droit serait moins

aliment que le moteur gauche ce qui permettrait

au vhicule de tourner vers la droite.


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Maquette du montage effectu avec ISIS :

Les Entrs M1 et M2

simulent les mmes

entrs prsentent sur le

module dalimentation

des moteurs, cest ces

sorties que seront relis

les moteurs. Cela permet

de vrifier dans quel sens

tournerait le moteur et

lintensit lumineuse

nous informe sur la

tension libr.


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Annexe : Programme

Arduino :

#include

//Software Serial Port

#define RxD 6 // sont bienconfigurs mme si c'est

bizarre...

#define TxD 7

#define DEBUG_ENABLED 1

#define EA 9

#define EB 10

#define IN1 8

#define IN2 11

#define IN3 12

#define IN4 13

#define droite 1

#define gauche 2

SoftwareSerial

blueToothSerial(RxD,TxD);

void setup()

{

Serial.begin(9600);

pinMode(RxD, INPUT);

pinMode(TxD, OUTPUT);

pinMode(13,OUTPUT);

pinMode(12,OUTPUT);

pinMode(11,OUTPUT);

pinMode(10,OUTPUT);

pinMode( 9,OUTPUT);

pinMode( 8,OUTPUT);

setupBlueToothConnection();

}

int restatVal(int val);

void loop()

{

char recvChar;char tabVal[40];//(X-

12.99999)10 max * 4

int x;

static float valX=0;

static float valY=0;

static float valZ=0;

static int memZ=0;

static int moteurA=0;

static int moteurB=0;

static int directionM = 0;

while(1){

if(blueToothSerial.available()){/

/check if there's an , data sent

from the remote bluetooth

shield

x=0;

while(x='0'&&tabVal[x]='X'&&tabVal

[x]


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valeur+=(float)(tabVal[rang+2]-

48)*0.1;


48)*0.01;


48)*0.001;

if(tabVal[rang+2]==',')valeur=9.

99;

if(signe)valeur*=-1;

valZ=valeur;

}

}

Serial.print("X:");

Serial.print(valX);

Serial.print(" Y:");

Serial.print(valY);

Serial.print(" Z:");

Serial.print(valZ);

Serial.println("");

if(valX=0&&memZ

revu de projet (1)

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