P2E-Digital-Input-FR

Introduction

Une broche de microcontrôleur présente généralement plusieurs fonctions qui permettent de l'utiliser de façon différentes.

La seconde fonction utile est l'entrée numérique aussi dit "digital input" en anglais.

Dans ce mode de fonctionnement de la broche, le microcontrôleur est capable de détecter le niveau logique HAUT (3.3V) ou BAS (0V) qui y est présent.

• Si la tension est fixée à 3,3V (> 2.3V) alors le niveau logique retourné est HAUT.
• Si la tension est fixée à 0V (< 0.8V)A alors le niveau logique retourné est BAS.

Grâce à cela, il est possible de lire l'état d'un composant comme un bouton poussoir, un interrupteur, un contact de passage ou l'état renvoyé par un élément électronique.

Note: une broche configurée en entrée présente un très grande impédance (grande résistance interne) de sorte que la capture de la tension logique ne perturbe en rien le circuit mesuré (puisqu'aucun courant n'entre ou ne sort d'une broche en lecture).

En Python, l'état HAUT correspond à une valeur 1 et l'état BAS correspond à une valeur 0.

Cas pratique

Dans cet exemple, nous allons utiliser la broche GP10 pour détecter la pression sur le bouton 1 (Btn1).

Branchement simplifiée

Réaliser le branchement entre GP10 et le contact Btn1.
La carte prend en charge les autres détails du raccordement.

Le bouton permet de raccorder la broche sur la masse lorsque celui-ci est pressé.

Code

Le code ci-dessous peut être saisi dans une session REPL ou dans Thonny IDE.

Cet exemple est également disponible dans le dépôt Pico-2-Explorer/output-led/

 1 from machine import Pin
 2 import time
 3 p_in = Pin( 10, Pin.INPUT, Pin.PULL_UP )
 4 
 5 while True:
 6     # lecture de l'état
 7     v = p_in.value()
 8     
 9     if v==0:
10         print( 'PRESS' )
11     else:
12         print( '---' )
13 
14     time.sleep(1)

Voici quelques explications:

• Ligne 1: importer la classe Pin depuis le module machine. Cette classe permet de manipuler les broches du microcontrôleur.
• Ligne 3: la variable p_in contient une instance de la classe Pin. Le premier paramètre est l'identification de la broche (10 pour GP10) et la constante Pin.IN (IN = input) configure la broche en entrée. Le troisième paramètre Pin.PULL_UP active la résistance pull-up interne de l'entrée.
• Ligne 5: utilisation d'une boucle while infinie pour répéter encore et encore le bloc de lignes de 6 à 14.
• Ligne 7: la méthode value() sans paramètre permet de lire l'état de la broche. Cette méthode retournera 0 lorsque la broche est à l'état BAS et 1 lorsqu'elle est à l'état HAUT.
• Lignes 9 à 12: le contenu de la variable v contiendra 0 si le bouton est pressé. Dans pareil cas, le message "PRESS" sera affiché dans la session REPL. Si le bouton est relâché alors des tirets seront affichés.
• Ligne 14: création d'une pose de 1 seconde entre deux lectures successives.

Un problème?

Pas de message PRESS affiché lorsque vous pressez le bouton ? Voici quelques pistes de recherche:

1. Avez-vous pressé le bouton suffisamment longtemps? l'état est lu toutes les secondes.
2. Vérifier votre câblage. Etes-vous bien connecté sur la broche GP10 du microcontrôleur ?
3. Vérifier que le script Python lit bien l'état de la broche 10.
4. Vérifier que la résistance PULL-UP est bien activée sur la broche (avec Modèle:Pin.PULL UP).

Le défi

Branchez les LEDs Rouge, Orange, Verte respectivement sur les GPIOs 2, 3, 4.

Créez ensuite un script pour allumer chaque LED à tour de rôle pendant une seconde, en commençant par la LED verte puis l'orange et finir par la rouge.

Encore plus

Si vous voulez savoir comment

A propos de la LED

Une LED est comme une diode, elle ne laisse passer le courant que dans un seul sens (du "+" vers le "-"). Sa particularité est de produire de la lumière lorsqu'un courant la traverse.

Si la LED est branchée à l'envers alors elle se trouve dans le sens bloquant et ne produira aucune lumière (il suffit de la retourner pour inverser le plus et le moins).

Pour vous aider à raccorder une LED:

• Une LED dispose d'une broche PLUS longue et d'une broche courte. La broche la PLUS longue va au POSITIF.
• Il manque également de la matière sur l'un des côté de la LED. La où il y a de la matière en MOINS c'est la borne NEGATIVE.

Brancher une LED

Pour qu'une LED s'allume, il faut une tension sur la broche positive de la LED et une possibilité pour ce courant de retourner vers la masse (GND).

La différence de tension aux bornes de la LED doit être supérieure à un minimum donnée dépendant du type de LED (de l'ordre de 1.5 à 1.8V). Cette tension s'appelle "Tension directe" (Vf), elle est mentionnée dans la fiche technique.

Autre point important, une LED à absolument besoin d'une résistance pour limiter le courant qui la traverse... sinon ce courant tendra vers l'infini et détruira la LED et la broche du microcontrôleur. Pour un système 3.3V cette résistance est de 470 Ohms.

Voici à quoi ressemble le schéma électrique

Schéma que l'on peut reporter sur un breadboard comme ceci et qui produira exactement le même résultat que la LED présente sur le Pico-2-Explorer.

Trucs et astuces

Voici quelques informations complémentaires concernant la manipulation de broches configurées en sortie.

lire l'état de la broche

Il est très facile de connaître l'état actuel de la broche en appelant la méthode value() sans paramètre.

La fonction retourne alors:

• 1 pour un niveau HAUT (3V3)
• 0 pour un niveau BAS (0V)

 1 from machine import Pin
 2 import time
 3 p = Pin( 2, Pin.OUT )
 4 
 5 # Allumer la LED
 6 p.value( True )
 7 
 8 # Obtenir l'état de la broche
 9 val = p.value()
10 print( val )

Voici quelques explications:

• Ligne 9: lorsque la méthode value() est appelée sans paramètre, celle-ci retourne une valeur correspondant à l'état "actuel" de la broche.
• Ligne 10: l'instruction print(val) affiche la valeur précédemment collectée à la ligne précédente. Cette valeur est 1 puisque la broche est à l'état haut.

Inverser l'état de la broche

La méthode toggle() permet d'inverser facilement l'état d'une broche configurée en sortie.

 1 from machine import Pin
 2 import time
 3 p = Pin( 2, Pin.OUT )
 4 
 5 # Allumer la LED
 6 p.value( True )
 7 
 8 time.sleep(1)
 9 
10 # Inverser l'état de la broche
11 # Donc, éteindre la LED
12 p.toggle()
13 
14 # Inverser encore une fois l'état de la broche
15 # Donc, allumer la LED
16 p.toggle()

Utiliser une valeur numérique

La méthode value( val ) peut également recevoir une valeur numérique en paramètre.

• La valeur 0 placera la broche au niveau BAS (0V)
• La valeur 1 placera la broche au niveau HAUT (3.3V)
• Toutes valeur supérieure à 0 (ou évaluée comme vraie) placera la broche au niveau HAUT (3.3V).

Il est donc possible d'utiliser le résultat d'une fonction utilisateur pour fixer l'état de la broche. Cela s'avérera fort utile lors de la création de scripts plus complexes.

 1 from machine import Pin
 2 import time
 3 p = Pin( 2, Pin.OUT )
 4 
 5 # Allumer la LED
 6 p.value( 1 )
 7 time.sleep(1)
 8 
 9 # Eteindre la LED
10 p.value( 0 )

Méthodes on() et off()

La méthode on() permet de placer une broche au niveau HAUT (3.3V) tandis que la méthode off() place la broche au niveau BAS (0V).

Utiliser les méthodes on() et off() permettent d'améliorer la lisibilité du script.

 1 from machine import Pin
 2 import time
 3 p = Pin( 2, Pin.OUT )
 4 
 5 # Allumer la LED
 6 p.on()
 7 time.sleep(1)
 8 
 9 # Eteindre la LED
10 p.off()