IMA3/IMA4 2020/2022 P3
Sommaire
INTRODUCTION
L'objectif de ce bureau d'étude est la conception et la réalisation d'une clé USB personnalisée.
Pour se faire, nous devrons créer un circuit éléctronique ou PCB (Printed Circuit Board) à l’aide du logiciel Fritzing. Suite à cela, nous allons souder les composants électroniques nécessaires sur notre PCB. Puis nous programmerons le micro-contrôleur pour gérer la communication USB et accéder à la mémoire. Enfin, nous fabriquerons un boîtier à notre clé USB.
A cette clé USB devra être réalisée une amélioration, à savoir une option qui sera développée dans la partie "AMELIORATION" de notre page.
COMPÉTENCES & MATÉRIELS UTILISÉS
Afin de réaliser le dé numérique nous avons eu besoin du matériel suivant:
- D'un micro-processeur, un Attiny84
- D'une plaque de cuivre sur laquelle va être imprimé notre circuit.
- De 7 leds pour l'affichage.
- Et de 7 résistances.
Afin de créer notre clé USB, nous allons utilisés les matériaux suivants:
- Un écran LCD de 0.91" ce qui contribue à notre amélioration de la clé.
- Du micro-contrôleur AVR, l'ATMega16u2 qui possède l'électronique nécessaire à la gestion d'un bus USB 2.0.
- Une mémoire de capacité de 128Gb.
- D'un micro-contrôleur, un ATMega328
- Un potentiomètre de 220k Ohms
- De trois résistances (deux de 10k Ohms et une de 1M Ohm)
- De quatre capacités (deux de 100nF et deux de 22pF)
- Un bouton
- Un oscillateur de 16MHz de fréquence
CODE DÉ NUMÉRIQUE
Voici le code réalisé afin de faire fonctionner le projet intermédiaire, à savoir "le dé numérique".
void setup() {
int led0 = 0;
int led1 = 1;
int led2 = 2;
int led3 = 3;
int led4 = 4;
int led5 = 5;
int led6 = 6;
int bouton = 9;
randomSeed(analogRead(0));
pinMode(led0,OUTPUT);
pinMode(led1,OUTPUT);
pinMode(led2,OUTPUT);
pinMode(led3,OUTPUT);
pinMode(led4,OUTPUT);
pinMode(led5,OUTPUT);
pinMode(led6,OUTPUT);
pinMode(bouton,INPUT);
}
void de1(int led3){
digitalWrite(led3, HIGH);
}
void de2(int led5, int led1)
{
digitalWrite(led5, HIGH);
digitalWrite(led1, HIGH);
}
void de3(int led1,int led3,int led5)
{
digitalWrite(led1, HIGH);
digitalWrite(led3, HIGH);
digitalWrite(led5, HIGH);
}
void de4(int led1,int led0,int led5,int led6)
{
digitalWrite(led1, HIGH);
digitalWrite(led0, HIGH);
digitalWrite(led5, HIGH);
digitalWrite(led6, HIGH);
}
void de5(int led0,int led1,int led3,int led5,int led6)
{
digitalWrite(led0, HIGH);
digitalWrite(led1, HIGH);
digitalWrite(led3, HIGH);
digitalWrite(led5, HIGH);
digitalWrite(led6, HIGH);
}
void de6(int led0,int led1,int led2,int led4,int led5,int led6)
{
digitalWrite(led0, HIGH);
digitalWrite(led1, HIGH);
digitalWrite(led2, HIGH);
digitalWrite(led4, HIGH);
digitalWrite(led6, HIGH);
digitalWrite(led5, HIGH);
}
void loop() {
int led0=0;
int led1=1;
int led2=2;
int led3=3;
int led4=4;
int led5=5;
int led6=6;
int bouton=9;
int etat = 0 ;
etat = digitalRead(bouton);
int numero_des = 0;
digitalWrite(led0, LOW);
digitalWrite(led1, LOW);
digitalWrite(led2, LOW);
digitalWrite(led3, LOW);
digitalWrite(led4, LOW);
digitalWrite(led5, LOW);
digitalWrite(led6, LOW);
if( etat==LOW)
{
numero_des = random(1,7);
de6(led0,led1,led2,led4,led5,led6);
delay(350);
digitalWrite(led0, LOW);
digitalWrite(led1, LOW);
digitalWrite(led2, LOW);
digitalWrite(led3, LOW);
digitalWrite(led4, LOW);
digitalWrite(led5, LOW);
digitalWrite(led6, LOW);
delay(350);
de5(led0,led1,led3,led5,led6);
delay(350);
digitalWrite(led0, LOW);
digitalWrite(led1, LOW);
digitalWrite(led2, LOW);
digitalWrite(led3, LOW);
digitalWrite(led4, LOW);
digitalWrite(led5, LOW);
digitalWrite(led6, LOW);
delay(350);
de4(led1,led0,led5,led6);
delay(350);
digitalWrite(led0, LOW);
digitalWrite(led1, LOW);
digitalWrite(led2, LOW);
digitalWrite(led3, LOW);
digitalWrite(led4, LOW);
digitalWrite(led5, LOW);
digitalWrite(led6, LOW);
delay(350);
de3(led1,led3,led5);
delay(350);
digitalWrite(led0, LOW);
digitalWrite(led1, LOW);
digitalWrite(led2, LOW);
digitalWrite(led3, LOW);
digitalWrite(led4, LOW);
digitalWrite(led5, LOW);
digitalWrite(led6, LOW);
delay(350);
de2(led5,led1);
delay(350);
digitalWrite(led0, LOW);
digitalWrite(led1, LOW);
digitalWrite(led2, LOW);
digitalWrite(led3, LOW);
digitalWrite(led4, LOW);
digitalWrite(led5, LOW);
digitalWrite(led6, LOW);
delay(350);
de1(led3);
delay(350);
digitalWrite(led0, LOW);
digitalWrite(led1, LOW);
digitalWrite(led2, LOW);
digitalWrite(led3, LOW);
digitalWrite(led4, LOW);
digitalWrite(led5, LOW);
digitalWrite(led6, LOW);
delay(1500);
if (numero_des==1)
{
de1(led3);
delay(2500);
}
if (numero_des==2)
{
de2(led5,led1);
delay(2500);
}
if (numero_des==3)
{
de3(led1,led3,led5);
delay(2500);
}
if (numero_des==4)
{
de4(led1,led0,led5,led6);
delay(2500);
}
if (numero_des==5)
{
de5(led0,led1,led3,led5,led6);
delay(2500);
}
if (numero_des==6)
{
de6(led0,led1,led2,led4,led5,led6);
delay(2500);
}
}
}
CHRONOLOGIE
- 27/01/2020 : Lors de cette séance, nous avons pris connaissance du bureau détude, à savoir, la création d'une clé USB. Cette séance a permis de mettre les bases du sujet et d'inviter à la réflexion au niveau de l'amélioration que nous pouvons apporté.
- 10/02/2020 : Nous nous sommes mis d'accord sur le petit plus de notre clé. C'est en faisant des recherches sur des écrans LCD que nous avons décidé de travailler sur l'amélioration expliquée dans la partie suivante.
- 02/03/2020 : Nous nous sommes familiarisés avec le logiciel Fritzing en élaborant le circuit imprimé d'un dé numérique.
- 05/03/2020 : Lors de cette nouvelle séance nous avons finalisé la réalisation du circuit imprimé du dé numérique. Celui-ci terminé, nous avons donc lancé son impression.
- 09/03/2020 : Nous avons élaboré le programme du dé numérique sur l'IDE Arduino. En effet grâce à la fonction random, nous lançons le dé, qui nous donne un chiffre entre 1 et 6. Selon le chiffre obtenu, certaine(s) LED s'allume(nt) et le dé affiche le chiffre obtenu.
- 12/03/2020 : Cette séance nous a permis d'apprendre à souder les différents composants du dé numérique sur notre circuit imprimé. Ont été soudés : les résistances, le micro-controleur ainsi que le bouton qui sert à lancer le dé, soit de relancer le programme informatique.
- 19/03/2020 : Lors de cette séance, nous avons réglé les problèmes de code rencontrés (en effet le numéro des PIN ne coïncidaient pas avec celles mentionnées dans le code). Nous avons également pu imaginer une stratégie afin de mettre en place notre amélioration (celle-ci sera développée dans la partie « AMELIORATION » de notre wiki).
- 23/03/2020 : Cette séance était dédiée à la mise en place de notre amélioration sur le logiciel Fritzing.
- 26/03/2020 : Nous avons continué le Fritzing de la solution.
- 30/03/2020 : Lors de cette séance, nous avons continué le schematic de notre clé sur Fritzing et commencé le code de celle-ci.
- 02/03/2020 : Cette séance nous a permis de terminer le schematic de notre clé USB.
- 06/04/2020 : Toujours sur le logiciel Fritzing, nous avons placé des connecteurs afin de connecter nos deux cartes puis élaboré le PCB de celles-ci. De plus, du côté code, nous avons pu initialiser l'écran LCD.
- 09/04/2020 : Aujourd'hui, nous avons avancé sur le code informatique de l'amélioration. Nous avons trouvé comment afficher une barre de téléchargement sur l'écran qui montre l'avancée du transfert de fichier sur notre clé.
- 27/04/2020 : Le schematic de l'amélioration étant terminé et validé, nous avons commencé l'élaboration de son circuit imprimé.
- 30/04/2020 : Le PCB de notre amélioration est terminé et validé. Nous nous sommes concentré sur le code de notre clé USB. Afin de comprendre comment procéder, nous nous sommes informés sur comment est fait un système de fichier VFAT.
- 04/05/2020 : Lors de cette séance, nous avons continué nos recherches sur le système de fichiers VFAT.
AMÉLIORATION
Dans un premier temps, nous avons décidé de conceptualiser la clé USB de 128Gb. En effet, celle-ci nous laissait l'opportunité d'ajouter une quelconque amélioration, des plus faciles à réaliser ou au contraire plus compliquées. Nous savions qu'elle offrait la puissance et la place nécessaire pour faire ce que nous voulions. Et de plus, sachant que sa programmation était plus compliquée que celle de la premiere version, elle constituait un challenge supplémentaire pour nous.
Afin d'ajouter un petit plus à notre clé USB, nous avons eu l'idée d'incorporer un écran LCD.
Cet écran permettra à l'utilisateur de vérifier la capacité de stockage restante mais aussi d'afficher le nom des fichiers à chaque fois que ceux-ci sont ajoutés à la clé.
De plus, un fichier lourd met un certain temps à se transférer sur une clé USB. Ainsi notre barre de stockage fonctionnera telle un vumètre et montrera l'évolution du transfert du fichier.
Afin de mettre en place les éléments que nous voulons ajouter à notre clé USB, nous allons donc associer un second micro-contrôleur sur lequel sera connecté l'écran LCD et les composants qui nous permettront d'afficher notre barre de stockage/vu-mètre.
Dans un premier temps, comme le montre la partie CHRONOLOGIE, nous avons commencé par élaborer le schématique de notre amélioration. Nous avons recherché comment connecter l'écran à son micro-contrôleur. Ainsi grâce au lien : https://www.arduino.cc/en/Tutorial/LiquidCrystalDisplay nous avons entrepris la réalisation du schématique grâce au logiciel Fritzing.
A ce schéma, nous avons ajouté des éléments dans la partie quartz et la partie RESET du micro-contrôleur. La première agit comme horloge externe qui permet de cadencer le micro-contrôleur. La seconde permet la mise à zéro du micro-contrôleur, soit après son allumage ou soit en cas de plantage.
Après validation du schématique, nous nous sommes engagés dans la réalisation du circuit imprimé. Toujours à l'aide du logiciel Fritzing, nous avons dessiné le circuit de l'amélioration. Ce qui nous donne le PCB qu'on peut voir sur les deux images.
Voici le fichier Fritzing: Media:amelioration_B6.zip (à renommer en .fzz)
Suite et aussi pendant la conceptualisation électronique de notre amélioration, nous nous sommes penchés sur sa programmation. Dans un premier temps, nous nous sommes questionnés sur "comment faire afficher quelque chose sur l'écran LCD?". Grâce à un kit Arduino que nous avions à notre disposition, nous avons pu tester et réaliser un code qui affichait une sorte de barre de téléchargement. Celle-ci représentera, plus tard, le vumètre qui indique l'avancée des téléchargements des fichiers sur la clé ou encore la capacité restante sur cette dernière.
Ensuite, nous nous sommes intéressés sur "comment communiquer avec la mémoire de la clé?". Ainsi, nous avons effectué des recherches sur le fonctionnement du système de fichier VFAT.
- Fonctionnement du système de fichier VFAT:
Le VFAT est un système de fichier qui utilise une table d'allocation de fichiers.
Cette dernière constitue un index qui liste le contenu d'un disque afin d'enregistrer l'emplacement des fichiers sur celui-ci. Il faut savoir que les blocs qui constituent un fichier ne sont pas toujours stockés de manière contiguë sur ce disque ainsi la table d'allocation permet de conserver la structure du fichier en créant des liens vers les blocs constitutifs du fichier.
Grâce à ce système, les noms des fichiers peuvent contenir 255 caractères.
lien à garder : https://stackoverflow.com/questions/11928982/what-is-the-difference-between-vfat-and-fat32-file-systems
CODE DE L'AMÉLIORATION
CONCLUSION
Enfin dans cette partie nous allons élaborer un bilan sur plusieurs points concernant notre drone, à savoir; l'aspect financier, le temps qu'il nous a fallu pour effectuer ce projet, mais aussi l'aboutissement de notre projet. Nous allons également ouvrir la réflexion sur l'aspect commerciale de notre solution.
- Bilan financier
- Bilan temporel
- Bilan technique
- Que faudrait-il changer? Comment?
