Choisir le bon cerveau pour votre projet

Que vous conceviez un projet DIY ou que vous participiez à un concours de conception embarquée, le choix du matériel électronique adapté à votre idée est crucial. Cela est particulièrement vrai lors des hackathons où le temps est un facteur critique. Choisir le matériel adéquat pour votre idée de projet en un minimum de temps peut même décider de votre sort dans la compétition.

Figure 1 : Représentation IA inspirée du film Harry Potter. (Source : générée par IA)

La sélection des composants, l'implémentation et même l'architecture logicielle dépendent souvent de la carte initiale que vous choisissez. Par exemple, si vous sélectionnez une carte Arduino UNO R4 pour votre projet de construction de robot capable d'éviter les obstacles, vous pouvez limiter votre choix aux modules compatibles Arduino ou aux cartes filles Arduino, ce qui simplifie le processus.

Pour vous donner une idée, voyons comment le nombre de composants disponibles (capteurs à ultrasons pour votre projet) sur DigiKey change (Figure 2) lorsque nous filtrons les résultats en fonction de leur compatibilité avec Arduino. Avoir des options est une bonne chose, mais en avoir trop peut devenir un problème. Heureusement, la recherche paramétrique de DigiKey est là pour nous aider.

Figure 2 : Le filtrage basé sur la tension Arduino (plus quelques autres critères) a permis de réduire le nombre de choix. (Source : DigiKey)

Comment choisir le bon cerveau pour votre projet ?

Nous avons vu jusqu'ici comment la sélection de la carte d'évaluation simplifie la sélection des composants. Mais comment choisir un microcontrôleur ou un microprocesseur ? Il convient de noter que le processus ne commence pas toujours par la carte d'évaluation. Parfois, il est possible de sélectionner d'abord les capteurs ou les modules de communication, puis de choisir la carte qui les prend le mieux en charge.

Néanmoins, on peut affirmer sans risque que « les besoins du projet déterminent le choix de la carte de développement » (Figure 1), pour reprendre l'idée du personnage de Garrick Ollivander dans les films de Harry Potter, « la baguette choisit son sorcier ». En d'autres termes, ce sont les exigences du projet qui doivent dicter le choix du matériel. Vous trouverez dans le Tableau 1 un récapitulatif pour sélectionner votre carte d'évaluation en fonction de votre type de projet.

Récapitulatif hackathon

Tableau 1 : Guide de référence rapide pour la sélection d'une carte d'évaluation en fonction du type de projet.

D'autres facteurs permettent de choisir la carte de développement appropriée.

Outre les éléments présentés dans le tableau, il existe plusieurs autres facteurs à prendre en compte lors de la conception d'un projet.

1. Choisir entre microcontrôleurs et microprocesseurs

Avant toute chose, il convient de déterminer si votre application requiert :

• Une carte d'évaluation basée sur microcontrôleur (par exemple Arduino UNO R4, ESP32, STM32 Nucleo, Raspberry Pi Pico ou TI LaunchPad), ou
• Un ordinateur monocarte (SBC) basé sur microprocesseur (par exemple Raspberry Pi 5, Arduino Uno Q, NVIDIA Jetson Nano)

Les microcontrôleurs sont parfaits pour les applications de contrôle en temps réel (petits robots, commande moteurs, interfaces de capteurs, nœuds IoT, etc.), tandis que les microprocesseurs sont mieux adaptés aux tâches hautes performances ou multi-transactionnelles (applications d'IA, vision par ordinateur, traitement en périphérie ou serveurs Web). Consultez le blog suivant pour plus de détails sur les différences entre microcontrôleurs et microprocesseurs.

2. Applications filaires et sans fil

L'étape suivante consiste à déterminer si votre application nécessite une connectivité filaire ou sans fil.

• Filaire : de simples connexions série, I²C, SPI, UART ou bus CAN sont suffisantes.
• Sans fil : pour la communication sans fil, sélectionnez des cartes dotées d'une prise en charge intégrée ou utilisez des modules autonomes compatibles.
  • Wi-Fi (ESP32, Raspberry Pico W)
  • Bluetooth/BLE (ESP32, Arduino Nano 33 BLE)
  • LoRa (RYLR896, RYLR993_Lite)
  • GSM (SIM800L, SIM7600SA)

Ce choix aura un impact majeur sur la consommation d'énergie et sur la sélection de la carte d'évaluation.

Remarque : Même si votre carte ne dispose pas de fonctionnalités sans fil intégrées, vous pouvez ajouter des modules sans fil avec l'un des protocoles filaires ci-dessus. Assurez-vous simplement que votre carte prend en charge la norme de communication filaire utilisée par votre module sans fil. En outre, de nombreuses cartes mentionnées ci-dessus prennent en charge plusieurs protocoles sans fil, même s'ils ne sont pas explicitement mentionnés.

3. Exigences en matière de traitement et de mémoire

Vérifiez les besoins de traitement de votre projet :

• Vitesse du processeur (MHz/GHz) – Affecte la vitesse d'exécution des tâches
• RAM – Essentielle pour la mise en mémoire tampon des données et l'exécution de code volumineux
• Flash/ROM – Détermine le nombre de micrologiciels ou de logiciels que vous pouvez stocker

4. Courant et tension de fonctionnement :

• Comparez les besoins en courant du capteur/périphérique avec la tenue en courant source/réception de la carte.
• Vérifiez la tension de fonctionnement du capteur (généralement 3,3 V ou 5 V) et assurez-vous qu'elle correspond aux niveaux E/S de la carte.
• Comprenez les niveaux logiques de la carte (par exemple, 3,3 V ou 5 V TTL).
  • Pour plus d'informations, reportez-vous à la documentation détaillée suivante sur les normes E/S.
  • S'ils ne sont pas directement compatibles, vous aurez peut-être besoin de dispositifs de décalage de niveau.

5. Portée et protocoles de communication

Choisissez le protocole approprié en fonction de la distance de communication :

• Courte portée : Bluetooth, Zigbee, Wi-Fi
• Moyenne portée : LoRa, modules RF sub-GHz
• Longue portée / mondiale : GSM, LTE, satellite ou NB-IoT

Liste de contrôle récapitulative pour la sélection du matériel

Pour choisir la carte de développement adaptée à votre projet, suivez cette liste de vérification récapitulative :

• Définissez clairement votre application et vos besoins
• Choisissez entre un microcontrôleur et un microprocesseur
• Optez pour une communication filaire ou sans fil
• Choisissez des capteurs correspondant aux protocoles de communication
• Vérifiez la tension, le courant et la compatibilité E/S
• Vérifiez la portée du projet en termes de distance

En respectant ces étapes simples, vous éviterez de nombreux désagréments.

Lectures complémentaires

• https://www.electricaleasy.com/2024/12/choosing-right-microcontroller.html
• How to pick the best microcontroller for your project - Electronics with Becky Stern | DigiKey
• How to Select the Right Microcontroller for an Application
• The effect of project constraints and choice on first-year microcontroller projects (PDF)