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python:micropython:es [2023/05/22 16:30] – [Modifier - Pane] phil | python:micropython:es [Date inconnue] (Version actuelle) – supprimée - modification externe (Date inconnue) 127.0.0.1 |
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[[:python:micropython:accueil|{{ :iconemaison.jpg?nolink&30|Sommaire MicroPython, CircuitPython}}]] | |
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===== MicroPython - Entrées, Sorties (GPIO) ===== | |
{{ :micropython:logomicropython.png?nolink&120|}} | |
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[Mise à jour le : 19/5/2023] <html><span style="color:red">En cours de rédaction</span></html> | |
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* **Ressources** | |
* <html><a href="https://micropython.org/" target="_blank">MicroPython.org</a></html> | |
* <html><a href="https://docs.micropython.org/en/latest/index.html#" target="_blank">MicroPython documentation</a></html> | |
* <html><a href="https://thonny.org/" target="_blank">IDE Thonny</a></html> | |
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* **Lectures connexes** | |
* [[python:micropython:raspypico2040|MicroPython - Les modules Raspberry Pi Pico et Pico W]] | |
* <html><a href="https://randomnerdtutorials.com/esp32-esp8266-digital-inputs-digital-outputs-micropython/" target="_blank">ESP32/ESP8266 Digital Inputs and Digital Outputs with MicroPython</a></html> | |
* <html><a href="https://randomnerdtutorials.com/micropython-gpios-esp32-esp8266/" target="_blank">MicroPython with ESP32 and ESP8266: Interacting with GPIOs</a></html> | |
* <html><a href="https://randomnerdtutorials.com/esp32-esp8266-pwm-micropython/" target="_blank">ESP32/ESP8266 PWM with MicroPython – Dim LED</a></html> | |
* <html><a href="https://randomnerdtutorials.com/esp32-esp8266-analog-readings-micropython/" target="_blank">ESP32/ESP8266 Analog Readings with MicroPython</a></html> | |
* <html><a href="https://randomnerdtutorials.com/micropython-interrupts-esp32-esp8266/" target="_blank">MicroPython: Interrupts with ESP32 and ESP8266</a></html> | |
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==== 1. Généralités ==== | |
« //Dans un système à base de **microcontrôleur**, on appelle **entrées-sorties** les échanges d'informations entre le processeur et les périphériques qui lui sont associés. De la sorte, le système peut réagir à des modifications de son environnement, voire le contrôler. Elles sont parfois désignées par l'acronyme **I**/**O**, issu de l'anglais **I**nput/**O**utput ou encore **E**/**S** pour **e**ntrées/**s**orties.// » <html><a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/General_Purpose_Input/Output" target="_blank">Wikipédia</a></html> | |
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Pour éviter de faire référence à des valeurs électriques (tension ou intensité), on définit souvent l’état d’un signal numérique en utilisant la logique booléenne. \\ | |
- **true** (« 1 » logique) correspondra par exemple à 5V ou 3,3V \\ | |
- **false** (« 0 » logique) correspondra à 0V. | |
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{{ :tinyclros:gpio:microcont.jpg?nolink&60|}} | |
<callout type="tip" icon="true">Un **microcontrôleur** dispose de broches pouvant être contrôlées par un logiciel. Elles peuvent se comporter comme des entrées ou des sorties, d'où le nom "entrée / sortie à usage général", ou **GPIO** (**G**eneral **P**urpose **I**nput **O**utput. Le nombre de broches d’un microcontrôleur étant limité, il est fréquent d’avoir plusieurs fonctionnalités sur une même broche. | |
</callout> | |
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<callout type="primary" icon="true">Les exemples de code de cette page ont été testés sur une [[arduino:uc:esp32|ESP32 Feather Huzzah]] et sur une [[python:micropython:raspypico2040|Raspberry Pi Pico]].</callout> | |
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==== 2. Entrées, sorties numériques ==== | |
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{{ :python:micropython:materiel:led.jpg?nolink&100|LED}} | |
=== 2.1 Sortie numérique === | |
* **Matériels** : [[arduino:uc:esp32|ESP32 Feather Huzzah]] ou [[python:micropython:raspypico2040|Raspberry Pi Pico]] | |
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== 2.1.1 Présentation == | |
<callout type="danger" icon="true"> | |
Une sortie numériqque est fragile. Ne **JAMAIS** la relier à un générateur \\ Une sortie numérique délivre **très peu de puissance** (quelques centaines de mW). Il n’est donc pas possible de la relier directement à un actionneur (moteur). Il est nécessaire de placer une interface de puissance (hacheur, relais) entre elle et l’actionneur à commander.</callout> | |
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{{ :tinyclros:gpio:sortienum.png?nolink |}} | |
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{{ :materiels:capteurs:environnement:code.png?nolink|}} | |
== 2.1.2 Exemples de code == | |
<tabs> | |
* [[#tab-pico_1|RPi Pico]] | |
* [[#tab-esp32_1|ESP32]] | |
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<pane id="tab-pico_1"> | |
* **Ressources** sur Micropython.org. | |
* <html><a href="https://docs.micropython.org/en/latest/library/machine.html?highlight=machine#module-machine" target="_blank">module machine</a></html> | <html><a href="https://docs.micropython.org/en/latest/library/time.html?highlight=time#module-time" target="_blank">module time</a></html> | <html><a href="https://docs.micropython.org/en/latest/library/machine.Pin.html" target="_blank">class Pin – control I/O pins</a></html> | |
* <html><a href="https://docs.micropython.org/en/latest/rp2/quickref.html#pins-and-gpio" target="_blank">Quick reference for the RP2, Pins and GPIO </a></html> | |
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//Exemple de code pour un **Raspberry Pi Pico**// | |
<code Python *.py> | |
# Faire clignoter la led de la carte Raspberry Pi Pico | |
# Bibliothèques à installer | |
from machine import Pin | |
import time | |
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# Configuration de la broche associée à la led de la carte | |
led = Pin('LED',Pin.OUT) # 'LED' <=> 25 (GPIO25) | |
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while (True): | |
led.on() | |
time.sleep(0.5) # Attente 0,5s | |
led.off() | |
time.sleep(0.5) | |
</code> | |
</pane> | |
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<pane id="tab-esp32_1"> | |
* **Ressources** sur Micropython.org. | |
* <html><a href="https://docs.micropython.org/en/latest/library/machine.html?highlight=machine#module-machine" target="_blank">module machine</a></html> | <html><a href="https://docs.micropython.org/en/latest/library/time.html?highlight=time#module-time" target="_blank">module time</a></html> | <html><a href="https://docs.micropython.org/en/latest/library/machine.Pin.html" target="_blank">class Pin – control I/O pins</a></html> | |
* <html><a href="https://docs.micropython.org/en/latest/esp32/quickref.html#pins-and-gpio" target="_blank">Quick reference for the ESP32, Pins and GPIO</a></html>. | |
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//Exemple de code pour un **ESP32 Feather Huzzah**// | |
<code Python *.py> | |
# Faire clignoter la led de la carte ESP32 | |
# Bibliothèques à installer | |
from machine import Pin | |
import time | |
| |
# Configuration de la broche associée à la led de la carte | |
led = Pin(13, Pin.OUT) | |
| |
while (True): | |
led.on() | |
time.sleep(1) # Attente 1s | |
led.off() | |
time.sleep(1) | |
</code> | |
</pane> | |
</tabs> | |
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{{ :python:micropython:pmod_btn_25707.png?nolink&90|Digilent Pmod BTN: 4 User Pushbuttons}} | |
=== 2.2 Entrée numérique === | |
* **Matériels** : [[arduino:uc:esp32|ESP32 Feather Huzzah]] ou [[python:micropython:raspypico2040|Raspberry Pi Pico]], <html><a href="https://fr.rs-online.com/web/p/modules-de-developpement-d-interface-homme-machine-ihm/1368059/" target="_blank" title="Distributeur">Digilent Pmod BTN: 4 User Pushbuttons</a></html> <html><a href="https://reference.digilentinc.com/_media/reference/pmod/pmodbtn/pmodbtn_sch.pdf" target="_blank">[Schéma]</a></html> | |
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== 2.2.1 Présentation == | |
<callout type="danger" icon="true">Les entrées numériques sont **fragiles**. Elles ne supportent ni les **décharges électrostatiques** ni les **surtensions**. Il ne faut ni les toucher ni leur appliquer une tension supérieure à 5V ou inférieure à 0V. \\ Une entrée numérique utilisée dans un programme **ne doit pas être laissée "en l’air"** (non connectée) car elle prendra alors un état logique aléatoirement et le comportement du programme deviendra imprévisible. \\ </callout> | |
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{{ :tinyclros:gpio:resistancerappel.jpg?nolink&600 |}} | |
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<callout type="info" icon="true">Les microcontrôleurs disposent de **résistances de rappel internes** pouvant être connectées par le logiciel.</callout> | |
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{{ :materiels:capteurs:environnement:code.png?nolink|}} | |
== 2.2.2 Exemples de code == | |
<tabs> | |
* [[#tab-pico_2|RPi Pico]] | |
* [[#tab-esp32_2|ESP32]] | |
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<pane id="tab-pico_2"> | |
* **Ressources** sur Micropython.org. | |
* <html><a href="https://docs.micropython.org/en/latest/library/machine.html?highlight=machine#module-machine" target="_blank">module machine</a></html> | <html><a href="https://docs.micropython.org/en/latest/library/time.html?highlight=time#module-time" target="_blank">module time</a></html> | <html><a href="https://docs.micropython.org/en/latest/library/machine.Pin.html" target="_blank">class Pin – control I/O pins</a></html> | |
* <html><a href="https://docs.micropython.org/en/latest/rp2/quickref.html#pins-and-gpio" target="_blank">Quick reference for the RP2, Pins and GPIO </a></html> | |
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//Exemple de code pour un **Raspberry Pi Pico**// | |
<code Python *.py> | |
# Configuration (en entrée) des broches connectées à deux boutons-poussoirs | |
# Bibliothèques à installer | |
from machine import Pin | |
| |
# Configuration (en entrée) des broches connectées à deux boutons-poussoirs | |
button_min = Pin(20, Pin.IN) | |
button_hr = Pin(21, Pin.IN) | |
... | |
</code> | |
</pane> | |
| |
<pane id="tab-esp32_2"> | |
* **Ressources** sur Micropython.org. | |
* <html><a href="https://docs.micropython.org/en/latest/library/machine.html?highlight=machine#module-machine" target="_blank">module machine</a></html> | <html><a href="https://docs.micropython.org/en/latest/library/time.html?highlight=time#module-time" target="_blank">module time</a></html> | <html><a href="https://docs.micropython.org/en/latest/library/machine.Pin.html" target="_blank">class Pin – control I/O pins</a></html> | |
* <html><a href="https://docs.micropython.org/en/latest/esp32/quickref.html#pins-and-gpio" target="_blank">Quick reference for the ESP32, Pins and GPIO</a></html> | |
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//Exemple de code pour un **ESP32 Feather Huzzah**// | |
<code python *.py> | |
# Configuration (en entrée) des broches connectées à deux boutons-poussoirs | |
button_min = Pin(25, Pin.IN) | |
button_hr = Pin(26, Pin.IN) | |
... | |
</code> | |
</pane> | |
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</tabs> | |
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=== 2.3 Interruption === | |
{{ :python:micropython:deroulement_interruption.gif?nolink&300|}} | |
* **Matériel** : [[arduino:uc:esp32|ESP32 Feather Huzzah]] ou [[python:micropython:raspypico2040|Raspberry Pi Pico]], <html><a href="https://fr.rs-online.com/web/p/modules-de-developpement-d-interface-homme-machine-ihm/1368059/" target="_blank" title="Distributeur">Digilent Pmod BTN: 4 User Pushbuttons</a></html> <html><a href="https://reference.digilentinc.com/_media/reference/pmod/pmodbtn/pmodbtn_sch.pdf" target="_blank">[Schéma]</a></html> | |
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== 2.3.1 Présentation == | |
Une **interruption** est un **arrêt temporaire** de l'exécution normale d'un programme par le processeur afin d'exécuter un autre programme (appelé **service d'interruption**). \\ | |
L’interruption est provoquée par une cause externe (action sur un bouton-poussoir, mesure réalisée par un capteur, horloge temps réel, etc.). \\ | |
On utilise les interruptions afin de permettre des **communications non bloquantes** avec des périphériques externes. \\ | |
Une interruption tient compte de l’état logique présent sur une broche. Couramment, on la déclenchera sur **le front montant, le front descendant, ou chacun des fronts** d’un signal logique. | |
| |
<callout type="warning" icon="true"> | |
Une interruption sera reconnue si le signal présente des fronts "propres". Il faudra donc s’assurer de la qualité du signal. | |
Les figures ci-dessous représentent un signal transmis à la fermeture du contact d’un anémomètre. Le signal de gauche n’est pas utilisable à cause du rebondissement du contact. En effet, il contient quatre fronts montants au lieu d’un seul comme dans le cas du signal de droite.</callout> | |
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{{ :tinyclros:gpio:antirebong.png?nolink |}} | |
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== 2.3.2 Configuration == | |
La configuration en entrée de la broche destinée à recevoir un évènement est identique à celle du paragraphe précédent. \\ \\ | |
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== 2.3.3 Evènement et gestionnaire d'évènement == | |
Un évènement est attaché à un gestionnaire (service d'interruption) . \\ \\ | |
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{{ :materiels:capteurs:environnement:code.png?nolink|}} | |
== 2.3.4 Exemples de code == | |
<tabs> | |
* [[#tab-pico_3|RPi Pico]] | |
* [[#tab-esp32_3|ESP32]] | |
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<pane id="tab-pico_3"> | |
<html><p style="color:red">A faire</a></html> | |
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//Exemple de code pour un **Raspberry Pi Pico**// | |
<code python *.py> | |
</code> | |
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</pane> | |
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<pane id="tab-esp32_3"> | |
* **Ressource** : <html><a href="https://docs.micropython.org/en/latest/esp8266/tutorial/pins.html?highlight=interrupt" target="_blank"><strong>Quick reference for ESP32</strong>, GPIO Pins, External interrupts</a></html> sur Micropython.org. | |
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//Exemple de code pour un **ESP32 Feather Huzzah**// | |
<code python *.py> | |
# Code partiel du programme HORLOGE | |
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# Réglage de l'heure à la mise sous tension | |
time_offset=12*3600+0*60+0 # hh+mm+ss | |
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# Routines de service d'interruption (ISR) | |
def handle_interrupt_min(pin): | |
global time_offset | |
time_offset+=60 | |
time.sleep(.2) | |
| |
def handle_interrupt_hr(pin): | |
global time_offset | |
time_offset+=3600 | |
time.sleep(.2) | |
| |
# Réglage des minutes | |
# Ajout de 60s à l'heure initiale | |
button_min = Pin(25, Pin.IN) | |
# Gestionnaire d'interruption | |
button_min.irq(trigger=Pin.IRQ_RISING,handler=handle_interrupt_min) | |
| |
# Réglage des heures | |
# Ajout de 3600s à l'heure initiale | |
button_hr = Pin(26, Pin.IN) | |
# Gestionnaire d'interruption | |
button_hr.irq(trigger=Pin.IRQ_RISING,handler=handle_interrupt_hr) | |
{{ :python:micropython:materiel:thonny.png?nolink&70|}} | |
</code> | |
<callout type="tip" icon="true"><html><strong><a href="https://webge.fr/doc/wikis/code/micropython/MICROPYTHON_ESP32_HORLOGE.zip" target="_blank">Télécharger</a></strong></html> le projet MICROPYTHON_ESP32_HORLOGE pour Thonny. </callout> | |
</pane> | |
</tabs> | |
{{ :python:micropython:youtube.png?nolink&50|}} | |
<callout type="info" icon="true">A voir : la vidéo de démonstration sur <html><a href="https://youtu.be/FGXCdyn_A9A" target="_blank">Youtube</a></html></callout> | |
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{{ :materiels:capteurs:potentiometre.png?nolink&80|Potentiomètre}} | |
==== 3. Entrées analogiques ==== | |
* **Ressource** | |
* <html><a href="https://docs.micropython.org/en/latest/rp2/quickref.html#pins-and-gpio" target="_blank"><strong>Quick reference for the RP2</strong>, Pins and GPIO </a>sur Micropython.org.</html>, potentiomètre 10kOhm. | |
| |
=== 3.1 Présentation === | |
* **Ressource** | |
* <html><a href="https://zestedesavoir.com/tutoriels/686/arduino-premiers-pas-en-informatique-embarquee/745_les-grandeurs-analogiques/3430_les-entrees-analogiques-de-larduino/" target="_blank">Un signal analogique : petits rappels</a></html> sur le site Zeste de savoir. | |
{{ :materiels:capteurs:environnement:code.png?nolink|}} | |
=== 3.2 Exemples de code === | |
<tabs> | |
* [[#tab-pico_4|RPi Pico]] | |
* [[#tab-esp32_4|ESP32]] | |
| |
<pane id="tab-pico_4"> | |
* **Ressource** | |
* <html><a href="https://docs.micropython.org/en/latest/esp32/quickref.html#adc-analog-to-digital-conversion" target="_blank">ADC (analog to digital conversion)</a></html> sur Micropython.org. | |
//Exemple de code pour un **Raspberry Pi Pico**// | |
<code python *.py> | |
# ------------------------------------------------------------------------------- | |
# Affichage de la température, de l'humidité et de la pression issues d'un BME280 | |
# dans la console | |
# Date : 22/5/2023 | |
# Matériels : Raspberry Pi Pico, BME280, Shield Grove, adaptateur Qwiic, | |
# câble Qwiic 5cm | |
# IDE : Thonny | |
# Fichiers : demobme280.py, /lib/bme280.py | |
# Ressource : https://randomnerdtutorials.com/micropython-bme280-esp32-esp8266/ | |
# ------------------------------------------------------------------------------- | |
from machine import Pin, I2C | |
from time import sleep | |
import bme280 # code de la bibliothèque à placer dans un dossier /lib sur le RP2 | |
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# Capteur connecté à I2C1du shield Grove pour Pi Pico | |
i2c = I2C(1,scl=Pin(7), sda=Pin(6), freq=400_000) | |
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while True: | |
bme = bme280.BME280(i2c=i2c) | |
temp = bme.temperature | |
hum = bme.humidity | |
pres = bme.pressure | |
print('Temperature: ', temp) | |
print('Humidity: ', hum) | |
print('Pressure: ', pres) | |
print('') | |
sleep(5) | |
</code> | |
</pane> | |
| |
<pane id="tab-esp32_4"> | |
* **Ressource** | |
* <html><a href="https://docs.micropython.org/en/latest/esp32/quickref.html#adc-analog-to-digital-conversion" target="_blank">ADC (analog to digital conversion)</a></html> sur Micropython.org. | |
//Exemple de code pour un **ESP32 Feather Huzzah**// | |
<code python *.py> | |
# ADC accessibles en Python sur la carte ESP32 Feather Huzzah : | |
# ADC:GPIO | |
# A2 : 34 | |
# A3 : 39 | |
# A4 : 36 | |
# A7 : 32 | |
# A9 : 33 | |
| |
from machine import ADC, Pin | |
| |
# Le potentiomètre 10kOhm est connecté à l'entrée analogique A2 de l'ESP32. | |
# Configuration | |
adc = ADC(Pin(34)) | |
# Sur une entrée analogique, la tension doit | |
# être comprise entre 0 - 3,3V (3,6V max !) | |
adc.atten(ADC.ATTN_11DB) # voir doc | |
# Mesure | |
value = adc.read() | |
| |
print(value) # affichage dans la console | |
</code> | |
</pane> | |
</tabs> | |
| |
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