tinyclros:gpio:esnum

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tinyclros:gpio:esnum [2021/08/10 15:31] – [5. BTN1 contrôle Led1 !] philtinyclros:gpio:esnum [2023/05/19 09:36] (Version actuelle) – [4.1 Précautions d'utilisation] phil
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 +[[tinyclros:accueiltinyclr|{{ :iconemaison.jpg?nolink&25|Sommaire TinyCLR}}]]  
  
 +===== TinyCLR OS - GPIO =====
 +
 +** Rédacteur** : Philippe Mariano
 +{{ :tinyclros:gpio:tinyclros.png?nolink&80|}}
 +
 +[Mise à jour le 8/4/2020]
 +
 +  * **Sources**
 +    * Site GHI : <html><a href="http://docs.ghielectronics.com/software/tinyclr/tutorials/gpio.html" target="_blank">General Purpose Input Output (GPIO)</a></html>
 +==== 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.// » Wikipédia
 +
 +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.
 +
 +{{ :tinyclros:gpio:microcont.jpg?nolink&60|}}
 +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.
 +
 +----
 +
 +==== 2. Les entrées, sorties numériques des cartes FEZ ====
 +
 +=== 2.1 GPIO accessibles sur la carte FEZ ===
 +Les connexions **D13** à **D0** peuvent être configurées en **entrée** ou en **sortie numérique**. On voit sur la copie d’écran ci-dessous qu’elles partagent la connectique avec d’autres fonctionnalités (PWM, SPI etc.). 
 +{{ :tinyclros:gpio:gpiofez.png?nolink |}}
 +
 +=== 2.2 Bibliothèques à installer ===
 +Un programme implanté dans une carte FEZ accède à ses entrées, sorties numériques par l’intermédiaire des **bibliothèques** (assemblys) \\ suivantes : \\
 +{{ :tinyclros:gpio:nugetesnum.png?nolink|}}
 +- **GHIElectronics.TinyCLR.Devices.Gpio** (les entrées, sorties)\\
 +- **GHIElectronics.TinyCLR.Pins** (les définitions des broches)
 +
 +Ces bibliothèques sont installées dans le projet sous la forme de paquets **NuGet** comme dans l'exemple ci-contre. 
 +
 +L'**installation** de ces bibliothèques est détaillée dans :
 +
 +  * //**Premiers programmes en C# “étape par étape” avec une carte BrainPad 2**// 
 +    * **Etape 2 : Installer des bibliothèques dans le projet**
 +
 +=== 2.3 Espaces de noms ===
 +L'accès aux entrées, sorties s'écrira plus simplement en entrant les espaces de noms suivants dans le programme.  \\
 +<code csharp *.cs>
 +using GHIElectronics.TinyCLR.Pins;
 +using GHIElectronics.TinyCLR.Devices.Gpio;
 +</code>
 +
 +{{ :tinyclros:gpio:login.png?nolink&80|}}
 +==== 3. Les entrées numériques ====
 +Les entrées numériques permettent de détecter un état logique « 0 » ou « 1 ».
 +
 +=== 3.1 Précautions d'utilisation ===
 +>{{:tinyclros:gpio:icone-attention_min.png?nolink&30|}} 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.
 +
 +{{ :tinyclros:gpio:resistancerappel.jpg?nolink&700 |}}
 +__Remarque__ : le processeur de la carte FEZ dispose de **résistances de rappel internes** pouvant être connectées par le logiciel.
 +
 +=== 3.2 Configuration d'une broche en entrée ===
 +L’accès à une entrée numérique "physique" se fait à l'aide d’un objet logiciel **GPIOpin**. Pour cela, il faut :
 +  - Créer un objet de la classe **GpioController** et lui affecter le contrôleur GPIO de la carte ciblée avec la méthode **GetDefault**.
 +  - Créer un objet de la classe **GpioPin** et lui affecter la broche à contrôler; ouvrir cette broche avec la méthode **OpenPin**.
 +  - Configurer la broche en entrée ou en sortie (avec résistance de pull-up, etc.) en appliquant la méthode **SetDriveMode** à l'objet GpioPin.
 +
 +{{ :tinyclros:gpio:gpiopindrivemode.png?nolink|}}
 +Les différentes configurations possibles pour une broche sont énumérées dans //**GpioPinDriveMode**//.
 +
 +__Exemple__ : configuration de la broche connectée au bouton-poussoir BTN1 de la carte FEZ.
 +
 +<code csharp *.css>
 +// 1. Création de l'objet gpio (classe GpioController) auquel on affecte le 
 +// contrôleur GPIO de la carte ciblée (à déclarer une seule fois).
 +var gpio = GpioController.GetDefault();
 +// 2. Création de l'objet btn1 (classe GpioPin) auquel on affecte 
 +// la broche associée au bouton-poussoir BTN1, 
 +// broche ouverte par OpenPin,
 +var btn1 = gpio.OpenPin(FEZ.GpioPin.Btn1);
 +// 3. Configuration de la broche reliée à BTN1 en entrée avec 
 +// une résistance de rappel
 +btn1.SetDriveMode(GpioPinDriveMode.InputPullUp);
 +</code>
 +
 +=== 3.3 Lecture d'une broche ===
 +La lecture d'une entrée numérique se fait avec une méthode **Read**() de la classe GpioPin.
 +
 +__Exemple__ : Le bouton-poussoir BTN1 est utilisé pour commander la led  LED1 de la carte FEZ.
 +<code csharp *.css>
 +if (btn1.Read()== GpioPinValue.High)
 +{
 +  LED1.Write(GpioPinValue.Low);
 +}
 +else
 +{
 +  LED1.Write(GpioPinValue.High);
 +}
 +</code>
 +
 +{{ :tinyclros:gpio:logout.png?nolink|}}
 +==== 4. Les sorties numériques ====
 +=== 4.1 Précautions d'utilisation ===
 +{{:tinyclros:gpio:icone-attention_min.png?nolink&30|}} 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.
 +{{ :tinyclros:gpio:sortienum.png?nolink |}}
 +=== 4.2 Configuration d'une broche en sortie ===
 +L’accès à une sortie numérique "physique" se fait à l'aide d’un objet logiciel **GPIOpin**. Pour cela, il faut :
 +  - Créer un objet de la classe **GpioController** et lui affecter le contrôleur GPIO de la carte ciblée avec la méthode **GetDefault**.
 +  - Créer un objet de la classe **GpioPin** et lui affecter la broche à contrôler; ouvrir cette broche avec la méthode **OpenPin**.
 +  - Configurer la broche sortie en appliquant la méthode **SetDriveMode** à l'objet GpioPin.
 +
 +{{ :tinyclros:gpio:gpiopindrivemode.png?nolink|}}
 +Les différentes configurations possibles pour une broche sont énumérées dans //**GpioPinDriveMode**//.
 +
 +__Exemple__ : configuration de la broche connectée à la LED1 de la carte FEZ.
 +
 +<code csharp *.css>
 +// 1. Création de l'objet gpio (classe GpioController) auquel on affecte le 
 +// contrôleur GPIO de la carte ciblée (à déclarer une seule fois).
 +var gpio = GpioController.GetDefault();
 +// 2. Création de l'objet led1 (classe GpioPin) auquel on affecte 
 +// la broche associée à LED1. 
 +// broche ouverte par OpenPin,
 +var btn1 = gpio.OpenPin(FEZ.GpioPin.LED1);
 +// 3. Configuration de la broche reliée à LED1 en sortie.
 +btn1.SetDriveMode(GpioPinDriveMode.OutPut);
 +</code>
 +
 +=== 4.3 Ecriture sur une broche ===
 +Une sortie numérique peut prendre l’état **true** ou **false**. Cet état est contrôlé avec la méthode Write.
 +
 +__Exemple__ : Le bouton-poussoir BTN1 est utilisé pour commander la led  LED1 de la carte FEZ.
 +<code csharp *.css>
 +if (btn1.Read()== GpioPinValue.High)
 +{
 +  LED1.Write(GpioPinValue.Low);
 +}
 +else
 +{
 +  LED1.Write(GpioPinValue.High);
 +}
 +</code>
 +
 +==== 5. BTN1 contrôle Led1 ! ====
 +
 +<code csharp *.cs>
 +using GHIElectronics.TinyCLR.Devices.Gpio;
 +using GHIElectronics.TinyCLR.Pins;
 +using System.Threading;
 +
 +namespace TCLR_FEZ_LED1_Btn1
 +{
 +    class Program
 +    {
 +        static void Main()
 +        {
 +            var gpio = GpioController.GetDefault();
 +            var LED1 = gpio.OpenPin(FEZ.GpioPin.Led1);
 +            LED1.SetDriveMode(GpioPinDriveMode.Output);
 +            var btn1 = gpio.OpenPin(FEZ.GpioPin.Btn1);
 +            btn1.SetDriveMode(GpioPinDriveMode.InputPullUp);
 +
 +            while (true)
 +            {
 +                if (btn1.Read() == GpioPinValue.High)
 +                {
 +                    LED1.Write(GpioPinValue.Low);
 +                }
 +                else
 +                {
 +                    LED1.Write(GpioPinValue.High);
 +                }
 +                Thread.Sleep(10);
 +            }
 +        }
 +    }
 +}
 +
 +</code>
 +
 +{{ :tinyclros:gpio:msvs2017.png?nolink&50|}}
 +<note tip>Le projet **TCLR_FEZ_LED1_Btn1** pour **Visual Studio Community 2017** est téléchargeable <html><a href="https://webge.fr/doc/wikis/code/GHI/TinyCLR/FezT18/TCLR_FEZ_LED1_Btn1.zip">ici</a></html></note>
 +
 +
 +{{ :tinyclros:gpio:interrupt.png?nolink|}}
 +==== 6. Les interruptions ====
 +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.
 +
 +=== 6.1 Précautions d'utilisation ===
 +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, car, à cause du rebondissement du contact, il contient quatre fronts montants au lieu d’un seul comme dans le cas du signal de droite.
 +{{ :tinyclros:gpio:antirebong.png?nolink |}}
 +
 +=== 6.2 Configuration d'une entrée comme source d'interruption ===
 +La configuration en entrée de la broche destinée à recevoir un évènement est identique à celle du paragraphe 4.
 +
 +=== 6.3 Evènement et gestionnaire d'évènement ===
 +Un évènement est attaché à un gestionnaire (service d'interruption) comme dans l'exemple suivant où le Btn1 commande la LED1 de la carte FEZ lorsqu'un front montant apparaît sur la broche.
 +
 +<code csharp *.cs>
 +using GHIElectronics.TinyCLR.Devices.Gpio;
 +using GHIElectronics.TinyCLR.Pins;
 +using System.Threading;
 +
 +
 +namespace TCLR_FEZ_LED1_Btn1_INT
 +{
 +    class Program
 +    {
 +        private static GpioPin LED1;
 +
 +        private static void Main()
 +        {
 +            var gpio = GpioController.GetDefault();
 +            LED1 = gpio.OpenPin(FEZ.GpioPin.Led1);
 +            LED1.SetDriveMode(GpioPinDriveMode.Output);
 +            var btn1 = gpio.OpenPin(FEZ.GpioPin.Btn1);
 +            btn1.SetDriveMode(GpioPinDriveMode.InputPullUp);
 +            // Prise en compte de l'interruption
 +            btn1.ValueChanged += Btn1_ValueChanged;
 +
 +            Thread.Sleep(-1); // Mise en Veille pour réduire la consommation 
 +            // d'énergie et permettre au système d'effectuer d'autres tâches.
 +
 +        }
 +
 +        private static void Btn1_ValueChanged(GpioPin sender, GpioPinValueChangedEventArgs e)
 +        {
 +            if (e.Edge == GpioPinEdge.RisingEdge)
 +                LED1.Write(GpioPinValue.Low);
 +            else
 +                LED1.Write(GpioPinValue.High);
 +        }
 +    }
 +}
 +</code>
 +
 +{{ :tinyclros:gpio:msvs2017.png?nolink&50|}}
 +<note tip>Le projet **TCLR_FEZ_LED1_Btn1_INT** pour **Visual Studio Community 2017** est téléchargeable <html><a href="https://webge.fr/doc/wikis/code/GHI/TinyCLR/FezT18/TCLR_FEZ_LED1_Btn1_INT.zip">ici</a></html></note>
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 +==== 7. Tous les exemples ====
 +  * Exemples codés en C# pour la carte **Panda 3 (G80)** [[tinyclros:tclr_code_panda3|ici]]