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ZiqumuEn ligneMembre d'honneurPoints: 2998 Défis: 9 Message

[Tutoriel] Communications entre Casio et Arduino

Posté le 14/04/2013 23:23

Avant-propos
L'objectif de ce tutoriel, va être de faire communiquer une calculatrice CASIO par le port 3-pin, avec une carte arduino et à comprendre comment ça se passe à l’intérieur. A la fin on réalisera un mini "piano" avec votre calculatrice comme clavier et un buzzer branché sur l'arduino.

Ce tuto peut vous paraître long, pour une toute petite chose, mais c'est parce qu'il pose les bases, et que j'explique aussi pour les curieux, on est pas obliger de retenir tout ce qu'il y a dans ce tuto.

Attention : vous réalisez ce tutoriel à vos risques et périls, vous pourriez très bien griller votre matériel en faisant une fausse manip par exemple. Planète-Casio et moi-même ne seront pas responsables de la détérioration de votre matériel ou autres problèmes qui pourrait vous arriver.

Je suis pas un surdoué en électronique, il est fortement possible que je dise des bêtises, que j'utilise les mauvais termes, ou qu'il existe des meilleures solutions pour ce que je fais, dans ce cas n'hésitez pas à commenter ce tutoriel


Je vais partir du principe que vous avez une carte arduino uno, une calculatrice casio Graph 75/85/95 et des connaissances en programmation C.

Le port 3-pin de la Casio et son protocole
Le port 3-pin de la calculatrice, aussi appelé jack, communique avec un protocole similaire au RS232, c'est ce protocole qui est utilisé sur le port série de votre ordinateur, et sur de nombreux autres appareils. Le vrai protocole RS232 opère sur du -12V/+12V (enfin ça peut varier, mais en général c'est ça), alors que la calculatrice opère sur du 0V/4,2V. Grace aux addins, il est possible de contrôler ce port 3-pin et d'y imposer nos réglages.
Les 3 fils les plus importants dans le protocole RS232, sont
- Ground : Généralement appelé en cours "le -"
- Rx : Réception des données
- Tx : Emission des données
En fait il en existe bien d'autres dont je vous parlerais peut-être lors d'un projet avec la GBA, mais ce n'est pas le propos actuellement
Les fils Rx et Tx sont croisés entre deux périphériques car on relit d'un coté à la transmission (Tx) et de l'autre à la réception (Rx), ce qui est plutôt logique, non ?

Le câble
Si vous regardez le fil 3-pin pour échanger des données entre calculatrices, vous remarquerez qu'il comporte ces 3 fils, dont voilà l'ordre :

Donc pour pouvoir faire communiquer notre calculatrice Casio avec n'importe quel autre périphériques que les autres calculatrices, il va nous falloir un câble avec : d'un côté une prise jack 2.5 (en 3 points=3 canaux) et de l'autre les fils qui correspondent. Pour cela, il y a plusieurs solutions :
- Vous pouvez acheter ce type de câble sur Ebay (ou autre) et le couper en deux, vérifiez juste que c'est bien du jack 2.5 avec le bon nombre de points.
- La méthode radin, la mienne : cherchez dans vos vieux bacs de câble, si vous n'avez pas un fil utilisant cette connectique. Moi j'ai trouvé les écouteurs des anciens nokia, ce sont des jack 2.5 en 4 points :


Comme vous le voyez, il y a un point en plus, donc il y aurai pu avoir des problèmes, mais j'ai eu de la chance car aucun canal n'était à cheval sur deux connecteurs. En fait, les deux canaux entourés en rouge sur l'image précédente correspondent tous les deux au Ground. Ca ne sera pas toujours le cas en fonction des dimensions de la prise jack, donc ne prenez pas du 4 points en pensant que ça sera toujours bon !

Si vous utilisez des écouteurs, il y a de grandes chances que vous tombiez sur des fils recouvert d'une fine couche de plastique pour les isoler les uns des autres, mais cette dernière est impossible à enlever à la main. Pour l'enlever, il suffit de la bruler, donc une bougie suffira. Ensuite si vous utilisez une plaque de test (breadboard), je vous conseille de les souder à des fils rigides.

Vérification du câble
Que vous l'ayez acheté sur EBay ou que vous l'ayez créé, il faudra forcément le vérifier. Pour cela, personnellement j'utilise mon multimètre (ohmmètre ici) avec la fonction "bip".


En fait si les électrodes sont en contact, le multimètre se met à bipper. Si vous n'avez pas cette fonction sur votre multimètre vous pouvez aussi utiliser l’ohmmètre simple. Si vous n'avez pas de multimètre, vous pouvez peut être vous débrouiller pour allumer une led à travers le fil, mais bon ça risque d'être bordélique..
Donc tout d'abord vous vérifiez que lorsque le fil est relié au port 3-pin, il n'y a aucun contact entre les fils. Puis en position débranché, trouvez quel fil correspond à quel endroit. Je vous conseille d'enregistrer ça sur votre ordi, pour pas re-tester à chaque fois que vous ferrez un montage. Voilà mon fichier d'info (txt) sur mon câble, si vous avez besoin d'inspiration.

Avec l'arduino
L'arduino fonctionne en 5V, et non en 4,2V. Bien que les tensions ne soient pas extrêmement différent et que j'ai utilisé le câble en liaison direct pendant un petit moment sans avoir de dommage, il vaut mieux assurer en réduisant les 5V. (Du moins, je préfère car c'est quand même chère la calto, après vous faites ce que vous voulez).
- De la Calto à l'arduino : en principe l'arduino devrait considérer le 4,2V comme un niveau logique haut, donc il ne devrait pas y avoir de problème et pas besoin d'interface.
- De l'arduino à la calto : cette fois ci on envoi du 5V pour une calculatrice qui est censé en recevoir du 4,2. Personnellement j'utilise une diode en série qui fait baisser la tension de 0.7V environ, on est donc très proche de ce qu'on veut et pour pas chère. Si vous ne voulez pas en acheter et que vous êtes en S-SI ou STI, vous pouvez demander à votre prof d'élec, en général ils en ont pas mal car ça s'achète plus en gros. Moi j'en ai eu 20 pour 18 centimes (référence de mes diode)
Pour adapter les tensions, il y a pas mal de solutions plus ou moins adaptés ou coûteuses, je vous invite à aller voir ce document qui m'a donné l'idée de la diode, même si faut s'accrocher pour comprendre

Communiquer en serial sur la calculatrice
Comme dit précédemment on va utiliser un addin, avec les syscalls données dans la doc FxReverse(de Andreas Bertheussen et Simon Lothar). Comme ce n’est pas spécialement le sujet et qu'il y a d'autres tutos pour apprendre à s'en servir. On va utiliser mon addin : Serial Monitor (en principe compatible SH4), qui va donc permettre de recevoir les données (en ASCII ou hexa) et d'en émettre (en ascii uniquement). De plus si vous avez vraiment du mal, j'ai aussi mis les sources donc vous pourrez vous en inspirer et vous pouvez aussi poser des questions bien entendu. L'addin fonctionne à une vitesse de 9600bauds (environ équivalent à bit/s) donc on devra régler l'arduino en conséquence. Dès que vous lancez l'addin, il est prêt à recevoir ou émettre.

Réalisation de notre premier raccordement : Enfin !
Dans un premier temps notre but va être de pouvoir discuter avec la calculatrice via le "Moniteur série" de l'IDE d'arduino.
Donc on aura donc deux liaisons série : une pour la calculatrice, l'autre pour l'ordinateur et l'arduino s'occupera de les relier. Mais votre arduino n'en comporte qu'une (à moins que vous ayez une carte arduino mega), il va donc falloir utiliser la lib SoftwareSerial. Et en fait, on va tout simplement utiliser l'exemple "SoftwareSerialExample" sur lequel on va adapter les vitesses de transmission. Voilà le code adapté :


    #include <SoftwareSerial.h>

    SoftwareSerial serialCalc(10, 11); // RX, TX

    void setup()  
    {
        // Ouvre les ports serials
        Serial.begin(9600); //Pour la com avec l'ordi. Dont les ports sont Tx:1, Rx:0
        serialCalc.begin(9600); //Pour la com avec la calculatrice. Les  Donc les ports sont Tx:11, Rx:10 (ils sont définis juste au dessus)
    }

    void loop()
    {
        //si la calculatrice nous envoi quelque chose, alors on l'envoi sur l'ordi
        if(serialCalc.available())
            Serial.write(serialCalc.read());
        //si l'ordi nous envoi quelque chose, alors on l'envoi sur la calculatrice
        if(Serial.available())
            serialCalc.write(Serial.read());
    }

Le code est donc vraiment très simple avec les libs arduino. Rien qu'avec ce que je vous ai donné comme info, vous devriez être capable de monter le circuit, mais je vais clarifier tout ça :


Il ne nous reste plus qu'à lancer l'addin Serial Minitor sur la calculatrice et le moniteur série sur votre ordi et normalement si vous écrivez sur l'un, l'autre affiche le message.

Et si on faisait du bruit strident et pas agréable du tout ?
On va donc passer à une petite application. Pour ça il va vous falloir un petit buzzer(c'est ce qui fait BIIIP dans votre ordinateur, du moins sur les vieux fixes. Le mien vient d'un ordinateur), ou d'un petit haut-parleur. On va pouvoir le contrôler avec la fonction tone d'arduino.

Donc mon but est de pouvoir faire quelques notes (do,ré,mi,fa,sol,la,si) sur les touches a,b,c,d,e,f,g de la calculatrice. Actuellement lorsqu’on appui sur ces touches, l'arduino reçois la lettre de la touche, donc il suffit de faire une condition (enfin plutôt un switch) et d'envoyer le son si c'est la bonne touche. Oui mais quelle fréquence envoyer et pendant combien de temps ?
- Pour la fréquence j'ai choisis sur la page wikipedia : la gamme 3 qui me paraissait pas trop stridente et j'ai récupéré les fréquences.
- Pour la durée, en fait concrètement il faudrait avoir juste le temps entre deux réception de touches, mais si on dépasse un peu ce n’est pas trop grave. J'ai déterminé en testant que 30ms était assez bien.

Bon et bien voilà le code de notre arduino, vous remarquerez que j'ai ajouté deux conditions dans le switch pour faire varier la durée des sons :


    #include <SoftwareSerial.h>

    SoftwareSerial serialCalc(10, 11); // RX, TX
    int buzzer = 2; //pin du buzzer
    int duree = 30; //durée de chaque note en millisecodes

    void setup()  
    {
        // Ouvre les ports serials
        Serial.begin(9600); //Pour la com avec l'ordi. Donc les ports sont Tx:1, Rx:0
        serialCalc.begin(9600); //Pour la com avec la calculatrice. Dont les ports sont Tx:11, Rx:10 (ils sont définis juste au dessus)
    }

    void loop()
    {
        //si la calculatrice nous envoi quelque chose, alors on l'envoi sur l'ordi, puis on traite pour savoir si on reconnait une touche
        if(serialCalc.available())
        {
            char data = serialCalc.read();
            Serial.write(data);
            switch(data)
            {
                //Notes
                case 'a': tone(buzzer, 262, duree); break; // do
                case 'b': tone(buzzer, 294, duree); break; // ré
                case 'c': tone(buzzer, 330, duree); break; // mi
                case 'd': tone(buzzer, 349, duree); break; // fa
                case 'e': tone(buzzer, 392, duree); break; // sol
                case 'f': tone(buzzer, 440, duree); break; // la
                case 'g': tone(buzzer, 494, duree); break; // si
                //reglages
                case 'x': // augmente la duree des notes avec la touche +
                    duree++;
                    serialCalc.print(duree);
                    serialCalc.write(0xA);
                    break;
                case 'y': // diminue la duree des notes avec la touche -
                    duree--;
                    serialCalc.print(duree);
                    serialCalc.write(0xA);
                    break;
            }
        }
        //si l'ordi nous envoi quelque chose, alors on l'envoi sur la calculatrice
        if(Serial.available())
            serialCalc.write(Serial.read());
    }



Pour info concernant le réglage de l'addin Serial Monitor sur la calto, vous pouvez appuyer sur F4, ce qui aura pour effet d'envoyer la lettre tant que vous appuyez, ce qui est plus pratique dans notre cas.




J'espère que ce tutoriel vous a plu, c'était un projet ultrasimple, mais il permet de poser les bases de la communication arduino <-> Casio. Sinon je ferais peut être aussi des projets de communication GBA<->Casio si ça en intéresse



Ce tutoriel est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Partage dans les Mêmes Conditions 3.0 France.


Fichier joint


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ZiqumuEn ligneMembre d'honneurPoints: 2998 Défis: 9 Message

Citer : Posté le 30/06/2013 23:01 | #


Normalement tu devrait pouvoir les faire communiquer, il te faut juste un cable (et les régler avec les mêmes paramètres, pense bien à brancher le tx sur rx et inversement, sinon ça fonctionnera pas)
arnaud39
Statut : Invité

Citer : Posté le 20/07/2013 15:53 | #


Puis-je mettre ton tuto sur mon site qui est tutoarduino.com en mentionnant ton nom et en y glissa,t un lien vers cette page
Merci en tout cas pour ce tuto
AlphacreatorHors ligneMembrePoints: 1464 Défis: 43 Message

Citer : Posté le 20/07/2013 16:39 | #


Je devrai écouter un ami qui m'as dit de me mettre à Arduino, pour l'instant j'en suis aux Mindstorm, mais il serait temps de m'y mettre, vu ce qu'on peux faire avec! (en plus Arduino c'est moins cher que Mindstorm: 25€ la Uno, contre 150€ la P-brick de mindstorm!)
ZiqumuEn ligneMembre d'honneurPoints: 2998 Défis: 9 Message

Citer : Posté le 20/07/2013 17:56 | #


Oui, pas de problème, arnaud39
J'ai même rajouté la licence, afin d'être plus clair

@Alpha, je ne peux que t'encourager dans ce choix
AlphacreatorHors ligneMembrePoints: 1464 Défis: 43 Message

Citer : Posté le 20/07/2013 17:58 | #


Je vais me pencher sur la question! (bon, pour l'instant j'ai pratiquement tout dépensé pour ma graph 75, vas falloir attendre un peu!)
Ne0tuxHors ligneMembre d'honneurPoints: 3356 Défis: 265 Message

Citer : Posté le 22/07/2013 14:06 | #



Je me suis lancé dans l'aventure il y a deux semaines et je n'en décroche plus !

Alphacréator, si tu veux je peux te conseiller un site sur lequel j'ai obtenu un pack plus que complet (la carte, les composants de base, la planche à pain, un écran, des hauts parleurs, des afficheurs numériques etc...) pour moins de 40€, frais de port compris (et livraison rapide).

Dans quelques jours je me lance dans ce tuto-ci et reviendrai certainement avec mon lot de questions !



Mes principaux jeux : Ice Slider - CloneLab - Arkenstone

La Planète Casio est accueillante : n'hésite pas à t'inscrire pour laisser un message ou partager tes créations !
AlphacreatorHors ligneMembrePoints: 1464 Défis: 43 Message

Citer : Posté le 22/07/2013 14:27 | #


Ça m'intéresse!!! Je veux bien que tu me passe l'adresse, je sens que ça va me donner des idées!
ZiqumuEn ligneMembre d'honneurPoints: 2998 Défis: 9 Message

Citer : Posté le 22/07/2013 18:45 | #


Ne0tux a écrit :
la planche à pain

C'est marrant je l'avais jamais lu traduite (en français je dit plaque d'essai)
AlphacreatorHors ligneMembrePoints: 1464 Défis: 43 Message

Citer : Posté le 23/07/2013 11:33 | #


A quand un tuto pour utiliser un disque dur externe pour sauvegarder ses fichiers sans passer par l'ordi? Du style: on connecte la caltos au disque dur par cable USB, et puis on s'en sert comme espace de stockage
ZiqumuEn ligneMembre d'honneurPoints: 2998 Défis: 9 Message

Citer : Posté le 23/07/2013 12:27 | #


Hmm chiant à faire car il faut trouver une alimentation externe pour l'usb et faut bien comprendre tous les prtocoles USB et des périphériques de stockage, mais c'est pas impossible à faire je pense... Mais je le ferais pas
AlphacreatorHors ligneMembrePoints: 1464 Défis: 43 Message

Citer : Posté le 23/07/2013 12:39 | #


Je vois!
EiyeronHors ligneAncien modérateurPoints: 5513 Défis: 57 Message

Citer : Posté le 25/07/2013 14:41 | #


Ziqmu, je ne connais pas exactement les voltages requis par la calto, ni les voltages émis par le RPi. J'ai pas envie de le cramer.

SInon, j'ai vu quelque part que la tension FX et Prizm sont différentes. (J'aurais bien aimé avoir une Prizm comme Terminal UART avec FXTerm
ZiqumuEn ligneMembre d'honneurPoints: 2998 Défis: 9 Message

Citer : Posté le 25/07/2013 16:03 | #


C'est le gros flou pour la tension requise, les mesures de tout le monde sont différentes et ne correspondent pas aux différentes docs (du mois c'est ce que j'en ai ressenti à chaque fois que j'en ai parlé avec d'autres ou alors lorsque j'ai mesuré).

Normalement avec trois diodes à la suite la tension descend suffisamment pour pas cramer la calto (Si la tension émise est 5V, on obtient environ du 3,2v), donc normalement y'a pas trop de risque de la cramer.

Faudrait déjà avoir une source sûr pour la tension de la calculatrice, avant de comparer, mais dans tous les cas, il me semble qu'on peut faire des échanges entre les fx et prizm, non ? Donc ça veut dire que même si les tensions sont différentes, elles peuvent accepter les deux sans problème, ce qui ne m'étonnerais pas. Et même en restant sur les calculatrice fx9860, si ça se trouve les variations que l'on observent viennent de l'état des piles.., et dans ce cas les calculatrices doivent toujours pouvoir communiquer même s'il y a moins de tension venant des piles.

De mémoire la rpi c'est du 5V, mais c'est pas bien difficile de vérifier, c'est quand même bien documenté.. Je ne connais pas FXTerm, mais mon Serial Monitor est un terminal Uart, je m'en sert pour afficher les messages de sortie de l'arduino.
AlphacreatorHors ligneMembrePoints: 1464 Défis: 43 Message

Citer : Posté le 08/10/2013 17:34 | #


Hey, je pensais, avec la nouvelle arduino TRE qui sort au printemps prochain, on pourrait peut-être utiliser ses ports jack pour faciliter la com avec la caltos
(pour ceux qui ne connaissent pas la TRE -> ici (TI planet) ou ici (site officiel))
ZiqumuEn ligneMembre d'honneurPoints: 2998 Défis: 9 Message

Citer : Posté le 08/10/2013 17:39 | #


C'est possible si on peut contrôler ce qu'on envoi dedans et si c'est pas juste du son. Après il faudra dans tous les cas un cable male->male et 3.5 vers 2.5 (la calculatrice est une 2.5).
AlphacreatorHors ligneMembrePoints: 1464 Défis: 43 Message

Citer : Posté le 08/10/2013 17:40 | #


Non ce n'est pas pour du son les prises jack (enfin je crois) et pour les câbles j'y avais pas pensé

Ajouté le 08/10/2013 à 17:42 :
A vérifier...
ZiqumuEn ligneMembre d'honneurPoints: 2998 Défis: 9 Message

Citer : Posté le 08/10/2013 17:44 | #


Je pense que si, c'est pour du son. A partir du moment où tu as la possibilité de faire tourner un système d'exploitation comme une distrib linux dessus, les prises jack vont sans doute servir au son.
AlphacreatorHors ligneMembrePoints: 1464 Défis: 43 Message

Citer : Posté le 08/10/2013 17:45 | #


On verra... Dès que j'ai plus d'info je vous dirai
Dark stormHors ligneMembre d'honneurPoints: 10942 Défis: 176 Message

Citer : Posté le 22/10/2013 11:35 | #


Bref, j'ai reçu mon (enfin, mes ) cartes Arduino, j'ai testé, et ça marche bien. Par contre, vu que j'avais pas envie de couper un câble jack, j'ai scotché des fils sur les sorties du câble, et je les ai branchés sur la breadboard. Avec une pince à linge, j'ai consolidé le tout de manière à assurer un bon contact des fils et des pattes.

Bref, ceci m'ouvre de nouveau horizons
Finir est souvent bien plus difficile que commencer. — Jack Beauregard
RayHors ligneMembrePoints: 1338 Défis: 18 Message

Citer : Posté le 22/10/2013 12:08 | #


Moi j'attends toujours ma commande
Je l'ai commandé le 22 Septembre, le colis devait arriver au plus tard le 17 Octobre, aucun signe du colis, donc j'ai contacté le SAV d'Amazon, qui m'a prolongé la commande jusqu'au 22 Octobre, le vendeur m'a dit que si Lundi (le 21, hier) le colis n'arrivait pas il allait envoyer en express, le colis arrivera en Avion à Lille, je ne sais pas quand. J'ai plus de nouvelles du colis express depuis hier 16h (la société de livraison est DHL).
Projets que je soutiens
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Dark stormHors ligneMembre d'honneurPoints: 10942 Défis: 176 Message

Citer : Posté le 22/10/2013 12:56 | #


En fait, serial est génial comme addin, car il m'évite de devoir utiliser des boutons XD
Du coup, j'en ai plus de 26 pour 2 ports de la carte
Finir est souvent bien plus difficile que commencer. — Jack Beauregard
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