Publié le 6 mars 2021 - par

Bientôt une carte multifonction pour le Raspberry Pi

Quand j’animais des cours sur l’Arduino, j’utilisais une carte multifonction qui rassemblait sur un seul circuit tout ce qu’il fallait pour apprendre à programmer le microcontrôleur. On y trouvait de quoi animer une journée de formation. Du numérique, de l’analogique, des afficheurs… Je rêvais d’un équivalent pour le Raspberry Pi, sans trouver ce que je cherchais. Lors de nos rencontres sur les salons maker j’en ai parlé à Dominique de McHOBBY, et il a proposé cette solution…

Développement d’une carte multifonction

La carte Multifonction Arduino

Lors des formations Arduino que j’animais, j’utilisais ce modèle de carte compatible avec le modèle UNO :

Cette carte ne coûte que quelques euros (par exemple chez Aliexpress) mais elle regroupe quantité de possibilités pour la formation :

  • Afficheur LED 4 digits
  • 4 LEDs
  • 3 Boutons poussoirs
  • 1 Bouton RESET
  • Connecteur pour LM35 (LM35 non fourni)
  • Connecteur pour DS18B20 (DS18B20 non fourni)
  • Potentiomètre de précision 10 tours
  • Récepteur infrarouge
  • Buzzer
  • Connecteur APC220

Mon idée de carte multifonction

Bon, j’avoue, j’avais pensé à cette carte plutôt chargée. Je l’avais déjà proposée à plusieurs éventuels fabricants, mais ça n’avait jamais abouti. C’est vrai qu’elle est plutôt chargée et que le routage des pistes était plutôt coton.

La carte LUDIK-HAT de Mc HOBBY

Lorsque Dominique a repris l’idée suite à nos discussions, il a gardé le principe de la carte multifonction Arduino, c’est à dire de mettre à disposition les connecteurs pour que l’utilisateur puisse connecter les extensions qu’il souhaite étudier. De fait cela réduit le prix de la carte, tout en étendant les possibilités puisque sur les connecteurs, on peut brancher une grande variété de modules. On a alors un adaptateur universel qui permet de démarrer avec les composants embarqués, de se faire la main, avant de passer à des modules plus complexes.

Le développement est en cours et en avant première Dominique m’a envoyé ces images avec l’autorisation de les publier, tout en sachant que la carte est encore susceptible d’évoluer.

Carte LUDIK-HAT multifonction Raspberry Pi par Mc HOBBY

Cliquez pour agrandir

Voici le schéma actuel encore susceptible d’évoluer. La carte pourra se pilotera en

  • Scratch
  • C/C++
  • Python
  • MicroPython

Dominique pense qu’il développera des drivers MicroPython pour la carte. N’oublions pas que Dominique est l’auteur de plusieurs livres dont MicroPython et Pyboard aux Editions ENI.

Et voici à quoi elle ressemblera. Le nom LUDIK-HAT vient de l’association LudikSciences avec laquelle j’anime les stands que vous avez pu voir sur les expos, salons, ou maker faire, en compagnie de Sarah Lacaze, spécialiste de Scratch.

Vous voyez qu’en plus des composants embarqués, dont un convertisseur analogique qui permet l’implantation d’un joystick 2 axes, elle dispose

  • de connecteurs Gravity pour les modules DFRobots (OLED, 7 segments, capteurs de position…)
  • de connecteurs StemmaQt compatibles Qwiic pour les modules Adafruit et Sparkfun
  • d’un connecteur Grove pour les modules SeeedStudio

C’est la possibilité d’explorer tout un monde de périphériques avec une seule carte.

Les modules Gravity de DFRobots

DFRobots propose toute une collection de modules comportant des capteurs, des afficheurs…

Cliquez pour accéder à la page DFRobots de Mc HOBBY

Ce sont plus de 200 modules disponibles dans toutes ces catégories, et connectables directement sur la carte LUDIK-HAT. Les modules sont disponibles chez Mc HOBBY bien entendu, ce qui permettra de composer votre kit en fonction de vos besoins.

Les modules StemmaQt d’Adafruit

Le connecteur StemmaQt est le connecteur des modules Adafruit. Vous trouverez également ces modules chez Mc HOBBY.

Les modules Qwiic de Sparkfun

Le connecteur Qwiic présente quelques différences avec le StemmaQt d’Adafruit mais la philosophie est la même.

Les modules Grove de SeeedStudio

Là encore ce sont des dizaines de modules qui peuvent se connecter à la carte LUDIK-HAT. Il n’y a qu’un connecteur Grove mais il existe des HUB permettant d’étendre le nombre de connexions 😉 

Bien entendu vous les retrouverez aussi chez Mc HOBBY.

La carte LUDIK-HAT

Voici à quoi devrait ressembler cette carte, ce n’est qu’une version provisoire. Bien entendu vos remarques seront les bienvenues, surtout si elles sont constructives ! Après comme dans tout projet destiné à passer en production, il faut comprendre que des choix sont faits. Ce sera fonction de l’encombrement, de la disponibilité du matériel, du prix, de l’intérêt… Tout ne sera pas possible, vous voyez que la place restante est… limitée.

Comme Dominique le signale en commentaire, la carte est “autodocumentée” :

La carte est auto-documentée… en lisant la sérigraphie, il est possible de connaitre le GPIO sur lequel le module est branché. Pour les NeoPixel, GP18 nous indique qu’elles sont branchées sur le GPIO18 🙂
Pareil pour les entrées Analogiques, le A2 de la photo résistance fait référence à l’entrée Analogique 2 sur le MCP3008.

Conclusion

Voilà un projet intéressant  de Mc HOBBY auquel framboise314 participe. N’hésitez pas à commenter ci-dessous.

Bien entendu comme tout ce que crée Mc HOBBY tout le développement hardware  sera disponible sur une page GitHub, ainsi que les pilotes, les exemples de programmes pour les composants embarqués… Pour les modules propriétaires, les bibliothèques existent déjà dans la plupart des cas.

Vous serez tenu au courant de l’évolution du projet en attendant les premiers tests de la carte…

 

 

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À propos François MOCQ

Électronicien d'origine, devenu informaticien, et passionné de nouvelles technologies, formateur en maintenance informatique puis en Réseau et Télécommunications. Dès son arrivée sur le marché, le potentiel offert par Raspberry Pi m’a enthousiasmé j'ai rapidement créé un blog dédié à ce nano-ordinateur (www.framboise314.fr) pour partager cette passion. Auteur de plusieurs livres sur le Raspberry Pi publiés aux Editions ENI.

13 réflexions au sujet de « Bientôt une carte multifonction pour le Raspberry Pi »

  1. MCHobby

    Juste un petit détails mais important.
    La carte est auto-documentée… en lisant la sérigraphie, il est possible de connaitre le GPIO sur lequel le module est branché. Pour les NeoPixel, GP18 nous indique qu’elles sont branchées sur le GPIO18 🙂
    Pareil pour les entrées Analogiques, le A2 de la photo résistance fait référence à l’entrée Analogique 2 sur le MCP3008.
    A tout bientot,
    Dominique

    Répondre
  2. Xavier Vincent

    Voilà une idée géniale, c’est le genre de choses qu’on attend pour apprendre. C’est une bonne suite au SenseHat.

    Répondre
  3. smog

    C’est très chouette et du beau travail, bravo !
    Par contre juste un questionnement. Je suis moi-même formateur microcontrôleurs/Pi dans le cadre de l’enseignement (Physique et informatique). Je ne perçois pas l’apport d’une carte avec tous ces éléments dans le cadre de la formation (disons de l’apprentissage). Ce que j’ai souvent constaté, c’est que justement, une carte “dédiée” avec tout ce qu’il faut, ça fait un peu l’effet “boîte noire opaque” auprès des apprenants. Et leur réaction est souvent “oui, mais dès que je n’ai plus cette carte, je fais comment”. En fait elle “cache” plein de choses (me semble-t-il).
    Ou alors tu veux parler de formation auprès de personnes déjà initiées, qui auront ainsi “tout sous la main” ? Loin de moi l’idée de vouloir dénigrer le projet, bien au contraire, je suis à la fois admiratif et reconnaissant d’une telle initiative. C’est juste le cadre d’utilisation qui m’interpelle et m’intéresse.
    Merci à tous pour toutes vos contributions. Si tout ceci (ressources WEB, don de connaissance sans compter, matériel financièrement accessible etc.) avait existé quand j’étais collégien, lycéen… Dire que je programmais en BASIC sans avoir d’ordinateur, juste sur du papier ! 😉

    Répondre
    1. François MOCQ Auteur de l’article

      Bonjour Stéphane
      non je parle bien d’initiation. J’ai fait des “journées” découverte de l’Arduino avec la carte multifonction et ça passe très bien. Après sur une journée je donne les progs. tout faits et je demande une modif, ou alors les progs ne fonctionnent pas (ou pas bien) et je demande de les corriger. J’ai fait ça avec des débutants pour la plupart et ça passa très bien. Ils m’ont souvent d’ailleurs piqué (acheté à prix coutant) les cartes multifonctions que j’amenais pour les cours 🙂
      Cette carte Raspberry Pi c’est dans l’optique des ateliers en Fablab ou sur les événements maker que j’anime avec Sarah Lacaze et où ce n’est pas toujours simple d’arriver avec des boites, des sachets, des fils Dupont… là on a tout sous la main pour faire découvrir ce qu’on peut faire avec le SBC. Mais la carte comporte aussi des connecteurs qui vont permettre de brancher tout un tas de modules de différentes marques, donc ça reste ouvert. Après c’est sûr que ce n’est qu’une découverte et que par la suite les personnes passeront sur d’autres modèles (composants, breadboards…)
      cdt
      françois

      Répondre
      1. smog

        Merci beaucoup pour ta réponse. Oui, dans le cadre d’un Fablabs, je vois mieux : des personnes plus désireuses d’apprendre que “mon” public qui (parfois) est là un peu par “obligation” et avec un souci de bien voir ce qu’il y a sous le capot.
        Bravo en tous les cas !

        Répondre
        1. Dominique (MCHobby)

          D’autant que les schémas et le code resterons accessibles.
          C’est un peu comme une voiture… il est plus facile d’apprendre à conduire puis de passer a ce qu’il y a sous le capot pour ceux que cela intéresse.
          Les longs cours de mécanique avec d’avoir le volant dans les mains c’est particulièrement frustrant.
          Par contre, merci pour le commentaire constructif (et merci François pour ton propre retour sur ce point).

          Répondre
  4. Rémi

    Belle initiative, cependant je m’interroge sur l’utilité du joystick (qui plus est ne possède pas de poussoir central). Cette place ne pourrait-elle pas être récupérée pour implanter à minima 1 ou 2 afficheurs 7 segments ?
    Je pense qu’en phase d’apprentissage, le suivi en direct de l’évolution d’une variable (tempo, boucle…) ou la création/visualisation d’un “motif” (forcément simple) est indispensable…
    Bonne continuation,
    Cdlt, Rémi

    Répondre
    1. Dominique (MCHobby)

      Bonjour Rémi,
      L’afficheur 7 segments et/ou OLED est prévu mais sur le port Gravity (via I2C). Nous y avions pensé mais le controleur 7 segments via I2C doit etre acheté par 1500 pieces (gloups).
      Le retour utilisateur pourra aussi se faire par l’intermédiaire des LEDs NeoPixels meme, si j’en convient, cela est un peu minimaliste.
      Le joystick est surtout là pour l’étude analogique (demandée par François) et permettra aussi d’aborder l’amortissement des modifications de valeur.

      Répondre
  5. Etienne

    Bonjour,

    Super projet: en apprentissage du RaspPi, je recherche justement ce type d’outil de découverte.

    Mes remarques:
    Est ce que le joystick n’est pas trop proche du potard (conflit mécanique)

    ne peut on pas prévoir, comme c’est le cas pour la carte multifonction Arduino, des sorties directes pour des servo-moteurs de modélisme. peut être un UART aussi (par exemple pour avoir une console sur un autre PC, via un cordon FTDI)

    Attention au relais aussi, il ne faudrait pas que quelqu’un s’amuse à y mettre du 230V: peut être qu’un relais reed dissuaderait de faire ceci, cela permettrait par ailleurs de gagner beaucoup de place!

    Répondre
  6. Gordon

    Salut à tous.

    Ce n’est pas une critique, c’est mon ressentiment.

    Je pense automatiquement aux modules explorer 500 & 700 de Joy-It, vendus chez Gotronic. Voici ce qui est dit chez Gotronic :
    ==> Le module Explorer 500 regroupe une série de leds, boutons, entrées et sorties sur une carte d’extension tout-en-un pour une utilisation didactique avec un Raspberry Pi3 ou Pi4.
    ==> Le module Explorer 700 regroupe une série de capteurs, afficheur graphique, entrées et sorties digitales ou analogiques sur une carte d’extension tout-en-un pour une utilisation didactique avec un Raspberry Pi3 ou Pi4.

    Pourquoi je n’ai pas acheté un de ces modules ?

    1) si je m’initie à l’électronique, c’est justement pour faire des montages. Si tout est déjà préparé, je n’ai plus aucun plaisir à le faire.
    2) comme le dit “smog”, ça fait “boîte noire opaque” ! J’aime bien ouvrir le capot et mettre les mains dans le cambouis. A la limite, refaire ce que vous proposer avec fer à souder et plaque de montage.
    3) le gros inconvénient est la non réutilisation des composants qui sont soudés sur la carte. Quand j’ai testé, je n’ai aucun intérêt de tester à nouveau.
    4) le choix des composants n’est pas à mon gout. Pourquoi ce “Ecran OLED : driver SSD1306, 128×64 pixels, interface SPI” ? J’aurai préféré “Afficheur RB-TFT1.8″ de Joy-it : driver st7735r, 160×128 pixels, interface SPI”.

    Faire une carte avec des boutons, des leds, des résistances où tout est déjà soudé, pour un usage limité comme un chenillard, c’est bien pour l’apprentissage, mais après cela va trainé dans un carton.
    Ce qui décourage aussi, c’est le prix. Chez Gotronic, l’explorer 500 est à 15,50 € TTC et l’explorer 700 à 25,90 € TTC. Ca fait cher.

    Vous avez certainemnt eu un plaisir à créer ce HAT, je n’en doute pas, mais on va vite s’en lasser.

    @+

    Répondre
    1. François MOCQ Auteur de l’article

      Bonjour et merci pour le retour

      Comme je le dis dans l’article c’est destiné à des ateliers de découverte de la prog (Scratch, Python, éventuellement C) pendant lesquels on n’a pas forcément le temps de découvrir le câblage.
      Ca pourra aussi être utilise aux asso et FabLab qui ont cette problématique. Après c’est sûr qu’on passe sur des breadboards. Mais une première approche où il n’y a rien à câbler et où ça marche est quand même encourageante 🙂 En plus je donne souvent les programmes déjà faits (parce que pas le temps de les faire réaliser par chacun) et je demande de modifier juste un ou deux petits trucs. Toujours le principe de la récompense…
      cdt
      françois

      Répondre

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