Raspberry Pi maroc

Le Raspberry Pi est un nano-ordinateur : une carte de la taille d’une carte de crédit qui démarre un vrai système Linux sur une carte microSD, se branche sur un écran et un clavier, et se pilote aussi entièrement à distance, sans écran ni souris. Ce n’est pas un microcontrôleur : elle exécute un système d’exploitation, ce qui lui permet de compter, d’enregistrer, de publier ses mesures sur le réseau et de faire tourner plusieurs programmes en même temps.

Cette page regroupe les cartes de la famille vendues par la boutique. Le boîtier, le connecteur de 40 broches, la façon de démarrer et les programmes en Python sont les mêmes d’un modèle à l’autre : seule la puissance change. Les cartes commandables directement depuis cette page sont les Raspberry Pi 4 Model B en 2 Go et 4 Go ; les autres modèles se commandent depuis leur propre fiche, dont le lien figure dans le tableau ci-dessous.

Les modèles de la boutique

Deux numérotations coexistent sur toutes ces cartes, et c’est la première source d’erreur : le numéro physique de la broche (1 à 40) sert au câblage, tandis que le numéro GPIO (GPIO17, GPIO27…) est celui qu’utilise le programme. Un même point du connecteur porte donc deux noms, et les deux sont justes dans leur contexte.

Caractéristiques de la Raspberry Pi 4 Model B

Le connecteur de 40 broches, commun à toute la famille

C’est ce connecteur qui fait de ces cartes des composants électroniques et pas seulement des petits ordinateurs. Il est identique depuis la Raspberry Pi 2, ce qui rend tous les guides, tous les châssis et toutes les cartes d’extension compatibles.

Trois règles valent pour toute la famille et évitent de perdre une carte :

• La logique est en 3,3 V et n’est pas tolérante au 5 V. Le connecteur ressemble à celui d’un Arduino, mais envoyer 5 V sur une broche de GPIO abîme la carte. Un capteur alimenté en 5 V doit voir son signal ramené à 3,3 V, ou être remplacé par un modèle qui fonctionne sous 3,3 V.
• Une broche fournit très peu de courant. Le constructeur recommande de rester dans l’ordre de quelques milliampères par broche et d’environ 50 mA au total sur la sortie 3,3 V : de quoi alimenter une LED, pas un relais ni un moteur, qui passent par un module à transistor.
• Il n’y a aucune entrée analogique. Les broches sont numériques seulement : un potentiomètre ne se lit pas directement, il faut un convertisseur externe sur le bus SPI, ou un microcontrôleur qui mesure et transmet.

Ce qu’il faut prévoir en plus de la carte

• Une carte microSD d’au moins seize gigaoctets, et de quoi l’écrire depuis un ordinateur — le système et les données vivent dessus, aucune mémoire n’est fournie avec la carte.
• Une alimentation adaptée au modèle : un bloc 5 V sous 3 A à connecteur USB-C pour la Pi 4, un bloc 5 V sous 2,5 A à connecteur micro-USB pour la Pi 3. Un chargeur de téléphone ne suffit pas, et un bloc 5 V à prise cylindrique, même puissant, ne se branche pas.
• Le bon câble vidéo : micro-HDMI vers HDMI pour la Pi 4, HDMI plein format pour la Pi 3. Le port micro-HDMI le plus proche de la prise d’alimentation est le port principal, celui sur lequel l’écran s’allume au démarrage.
• Un boîtier, et de quoi évacuer la chaleur si la carte travaille longtemps : la protection thermique du processeur réduit sa fréquence quand il chauffe, et ce n’est pas une panne.
• Un clavier et une souris — ou rien du tout, si la carte est configurée dès la préparation de la microSD pour se connecter seule au Wi-Fi et accepter une connexion à distance.

Applications courantes

• Pilotage d’électronique depuis Python, avec relevé et enregistrement des mesures dans un fichier.
• Serveur domestique : partage de fichiers, sauvegardes, accès distant, blocage de publicités sur le réseau.
• Station de mesure ou de surveillance, avec une caméra sur le connecteur ruban ou un capteur sur les broches.
• Affichage permanent piloté par HDMI : tableau de bord, borne d’information, panneau de suivi.
• Apprentissage de la programmation, avec Python, Scratch et un vrai système Linux.
• Retrogaming, média center ou petit poste de bureautique, selon la mémoire choisie.

Mini-projet : régler la luminosité d’une LED (PWM)

Ce montage est le premier que l’on fait sur ces cartes, et il fonctionne à l’identique sur la Raspberry Pi 3 B, la 3 B+ et la 4 B : c’est aussi le meilleur moyen de vérifier en cinq minutes que la carte démarre, que le connecteur répond et que le câblage est bon. La LED ne clignote pas franchement : son intensité varie progressivement, ce qui met en œuvre la modulation de largeur d’impulsion — le même mécanisme qui règle la vitesse d’un moteur ou la position d’un servomoteur, et qu’un microcontrôleur produit par le matériel tandis qu’un ordinateur le fabrique en logiciel.

Matériel nécessaire

• La carte, une carte microSD contenant Raspberry Pi OS et l’alimentation qui correspond au modèle
• Une LED rouge de 5 mm
• Une résistance de 330 ohms au quart de watt, pour limiter le courant dans la LED
• Deux fils de prototypage femelle-femelle pour rejoindre le connecteur
• Une plaque d’essai, pour tenir la résistance et la LED sans soudure

Câblage

Carte hors tension, la LED se repère à ses pattes : la plus longue est l’anode, du côté du signal, la plus courte la cathode, du côté de la masse. Une LED branchée à l’envers ne s’allume pas et ne s’abîme pas : il suffit de la retourner.

La résistance est obligatoire : sans elle, la LED appelle plus de courant que la broche n’en fournit, et la carte comme la LED peuvent être abîmées. Avec 330 ohms sous 3,3 V, le courant reste de l’ordre de quelques milliampères, largement dans les limites du connecteur.

Programme

# * Composants, brochage et fiche complete : www.marocproduits.com
# Variation progressive de la luminosite d une LED - Raspberry Pi
# Bibliotheque gpiozero, fournie avec Raspberry Pi OS : rien a installer.

from gpiozero import PWMLED
from time import sleep

BROCHE = 18         # numero GPIO, soit la broche physique 12 du connecteur
PAS = 0.05          # duree d une etape, en secondes

led = PWMLED(BROCHE)

print("Variation de la luminosite sur GPIO18, broche physique 12.")
print("Ctrl et C pour arreter le programme.")

while True:
    for niveau in range(0, 21):
        led.value = niveau / 20.0
        sleep(PAS)
    for niveau in range(20, -1, -1):
        led.value = niveau / 20.0
        sleep(PAS)

Enregistrer ce texte dans un fichier nommé luminosite.py, puis lancer python3 luminosite.py depuis un terminal de la carte. La LED s’allume et s’éteint en douceur, en boucle.

Ce que fait le programme

PWMLED est une sortie à modulation de largeur d’impulsion : au lieu de fournir une tension continue, la broche commute très vite entre l’arrêt et la pleine tension, et la proportion du temps passé allumée fixe la luminosité perçue. Une valeur de 0.0 éteint la LED, 1.0 la met au maximum, et les valeurs intermédiaires sont les niveaux de la rampe. Les deux boucles qui parcourent la plage en sens inverse donnent l’aller-retour. Sur GPIO18 comme sur GPIO12, GPIO13 et GPIO19, la modulation peut être produite par le matériel du processeur ; sur les autres broches, gpiozero la fabrique en logiciel, ce qui suffit très largement pour une LED.

Pour remplacer le clignotement par un réglage manuel, on ajoute un bouton poussoir entre une broche libre et la masse, lu avec Button de la même bibliothèque : chaque appui fait monter d’un cran la valeur envoyée à la LED, et le dernier niveau revient à zéro. Le montage reste le même, un fil de plus.

Variante : quand ajouter un microcontrôleur

La carte pilote très bien une LED, un relais ou un afficheur, mais elle a deux limites structurelles. Elle n’a pas d’entrée analogique : une photorésistance, un potentiomètre ou une sonde à sortie analogique ne se lisent pas directement, il faut un convertisseur sur le bus SPI. Et son horaire n’est pas garanti : un système d’exploitation qui partage son temps entre plusieurs programmes ne peut pas produire une impulsion à la microseconde près, ce qui suffit pour une LED ou un relais mais pas pour décoder un signal radio, un capteur à ultrasons ou un train d’impulsions d’encodeur.

Dans ces deux cas, la solution habituelle est de placer un Arduino Uno à côté de la carte, relié par le port USB. Le microcontrôleur mesure ce que l’ordinateur ne sait pas mesurer, envoie les valeurs sur la liaison série, et la carte se charge de tout le reste : enregistrer, calculer, afficher et publier. Le programme Python de la carte lit alors les lignes du port série comme il lisait plus haut la valeur de la LED.

Questions fréquentes

Quelle version choisir ?

Pour un serveur, une station de mesure, un pilotage de matériel ou un média center : 2 Go suffisent. Pour un bureau avec navigateur et plusieurs services en parallèle, viser 4 Go ou 8 Go. Pour une simple initiation à la programmation ou du pilotage de composants, la génération précédente fait le travail et revient moins cher.

Un chargeur de téléphone convient-il pour l’alimentation ?

Non. La Raspberry Pi 4 demande 5 V sous 3 A par USB-C ; un bloc de 2,5 A passe encore si les périphériques USB consomment peu. En dessous, le firmware signale une sous-tension, le processeur réduit sa fréquence et le Wi-Fi peut se couper sans prévenir. Les blocs 5 V à prise cylindrique vendus pour les montages sur plaque d’essai ne se branchent pas sur cette génération : il faut un vrai connecteur USB-C.

Peut-on s’en servir sans écran ni clavier ?

Oui, et c’est même le mode d’usage le plus courant : le logiciel qui grave la carte microSD permet de renseigner à l’avance le nom du réseau Wi-Fi et d’activer l’accès à distance. On allume la carte, on s’y connecte depuis un autre ordinateur du réseau, et l’écran devient inutile. Un écran ne sert qu’à la mise en route, ou pour l’affichage permanent d’un tableau de bord.

Pourquoi la carte chauffe-t-elle et ralentit-elle ?

C’est la protection thermique du processeur, pas une panne : au-delà d’une certaine température, la fréquence est réduite pour se maintenir dans les limites du boîtier. En charge longue — compilation, serveur, calcul continu — un boîtier aéré, un dissipateur ou un petit ventilateur de 5 V alimenté par le connecteur suffisent à conserver la pleine vitesse.

Peut-on y brancher les cartes d’extension d’un Arduino ?

Non, sauf celles qui fonctionnent aussi en 3,3 V. Les cartes conçues pour un Arduino partent d’une logique en 5 V, que les broches de la carte n’acceptent pas. Ce qui se branche directement sur le connecteur de 40 broches, ce sont les modules et capteurs compatibles 3,3 V et les cartes d’extension au format HAT, prévues pour cette famille.

Peut-on alimenter la carte par le connecteur de 40 broches ?

Oui, avec du 5 V stabilisé sous 3 A sur les broches physiques 2 ou 4 et la masse sur une broche de masse, ce qui est pratique dans un montage fixe. Attention : la protection d’entrée du connecteur d’alimentation est alors contournée, et une inversion de polarité détruit la carte. Dans le doute, rester sur l’alimentation prévue pour le modèle.

À combiner avec

• Boîtier Raspberry Pi 4 B — une coque deux pièces découpée aux bons ports, qui protège la carte et évite qu’un fil métallique ne touche les broches sous tension.
• Ventilateur 5 V 40 par 40 mm — posé au-dessus du processeur et alimenté par la sortie 5 V du connecteur, il maintient la pleine fréquence pendant les calculs longs.
• Lecteur de carte mémoire — pour écrire l’image système sur la microSD depuis un ordinateur qui n’a pas de lecteur intégré.
• Mini bouton poussoir — pour transformer le montage à LED en interrupteur : un fil entre la broche et la masse, et le programme réagit à l’appui.