Arduino Nano : brochage expliqué simplement pour les débutants

Si vous avez déjà essayé un Arduino Nano, vous constaterez qu'il est très petit et tient facilement dans la main. Cependant, ne le sous-estimez pas pour autant. Cette petite carte contient tout ce dont vous avez besoin pour réaliser vos projets électroniques.

Dans ce guide, nous détaillerons le brochage de l'Arduino Nano, sa conception, ses dimensions et l'utilisation de chaque broche. Si vous débutez avec les Arduinos ou souhaitez en savoir plus sur ce modèle en particulier, cet article vous expliquera tout de manière accessible à tous. Poursuivez votre lecture pour obtenir toutes les informations nécessaires.

Qu'est-ce que l'Arduino Nano ?

Malgré sa petite taille, l'Arduino Nano offre bien plus que de nombreuses autres cartes Arduino. Grâce à son microcontrôleur ATmega328P, la carte est capable de faire clignoter une LED et de gérer un réseau complet de capteurs.

La raison pour laquelle la plupart des gens préfèrent la Nano est sa taille idéale pour une utilisation sur une platine d'expérimentation. C'est pourquoi elle est idéale dans les situations où un Arduino Uno standard est trop grand.

Même s'il est petit, l'Arduino Nano comprend de nombreuses fonctionnalités.

•  Il dispose de 14 broches d'E/S numériques (6 d'entre elles peuvent être utilisées pour PWM)

•  Entrées analogiques 8

•  Fréquence d'horloge de 16 MHz

•  Port USB Mini-B

•  Mémoire flash de 32 Ko

En substance, il offre presque les mêmes fonctionnalités qu'un Arduino Uno, mais dans un format plus compact. De ce fait, il est idéal pour les petits projets tels que les objets connectés, les maisons connectées et les capteurs portables.

C'est également un atout majeur : vous pouvez l'utiliser avec une source de tension USB ou externe. Nous en parlerons bientôt. Pour l'instant, concentrons-nous sur la conception et la construction de la carte.

Dimensions et disposition physique de l'Arduino Nano

Lorsque les gens appellent l’Arduino Nano le plus petit Arduino, ils n’exagèrent pas.

•  Longueur: 45 mm

•  Largeur: 18 mm

•  Hauteur (avec broches) : 7–8 mm environ

Sa taille compacte le rend compatible avec les platines d'expérimentation. Vous pouvez l'insérer directement dans une platine d'expérimentation tout en conservant de l'espace de chaque côté pour le câblage. C'est un atout majeur pour le prototypage.

Le Nano possède deux rangées de broches, 15 de chaque côté, donnant accès à toutes ses broches numériques, analogiques et électriques. Il est également équipé d'un port mini-USB à une extrémité, utilisé à la fois pour la programmation et l'alimentation.

Voici une description de la façon dont les broches sont disposées sur la carte.

•  Un côté : Broches numériques (D0 à D13).

•  Autre côté : A0 à A7 (entrées analogiques), broches d'alimentation (GND, 5V, 3.3V, VIN, etc.).

•  Réinitialisez le bouton près du port USB.

•  En-tête ICSP (In-Circuit Serial Programming) pour le clignotement de bas niveau (si nécessaire). 

Autre point : si vous retournez la carte, vous verrez la puce ATmega328P directement soudée. Cela signifie que la Nano n'est pas montée sur un support comme certaines cartes Arduino plus grandes, ce qui contribue à sa finesse.

Maintenant que vous avez une idée de l'apparence et de la sensation de la carte, il est temps de se concentrer sur le véritable cœur du Nano : son brochage.

Brochage de l'Arduino Nano : comprendre la fonction de chaque broche

Si vous construisez quoi que ce soit avec le Nano, il est essentiel de comprendre la disposition des broches. Impossible de brancher des capteurs, des écrans ou des relais sans connaître la fonction réelle de chaque broche. Voici donc une description simple.

Broches numériques (D0–D13)

Vous disposez de 14 broches d'E/S numériques. Elles peuvent être utilisées comme entrée ou comme sortie. Vous définissez cela dans votre code avec pinMode(pin, INPUT/OUTPUT).

Certains d’entre eux ont des pouvoirs supplémentaires :

•  Broches PWM: D3, D5, D6, D9, D10 et D11 peuvent effectuer une modulation de largeur d'impulsion. Pensez à la gradation des LED ou au contrôle de la vitesse d'un moteur.

•  Communication série:D0 (RX) et D1 (TX) sont utilisés pour la communication entre le Nano et votre ordinateur ou un autre appareil.

•  Broches SPI:D10 à D13 sont également utilisés pour SPI (nous en parlerons plus en détail plus tard).

Broches analogiques (A0–A7)

Les broches analogiques servent à lire les capteurs à tension variable, comme les capteurs de température ou les potentiomètres.

•  A0 à A5:Il peut également être utilisé comme broches numériques si vous en manquez.

•  A6 et A7: Ce sont des entrées analogiques uniquement. Vous ne pouvez pas les utiliser comme E/S numériques. Elles sont exclusives au Nano (l'Uno n'en possède pas).

Ces entrées analogiques lisent des valeurs comprises entre 0 et 1023 par défaut, grâce au convertisseur analogique-numérique (ADC) intégré.

Broches d'alimentation

•  5V: Il s'agit d'une sortie régulée de 5 volts. Elle peut être utilisée pour alimenter de petits modules.

•  3.3V: Utile pour les modules qui fonctionnent sur une tension plus basse, comme certains capteurs.

•  VIN:Introduisez une tension (7 à 12 V généralement) ici si vous n'utilisez pas l'USB.

•  GND: C'est la broche de terre. Vous l'utiliserez souvent.

•  AREF:Les utilisateurs avancés peuvent l'utiliser pour définir une référence de tension personnalisée pour les lectures analogiques.

Réinitialiser la broche

Il y a aussi une broche de réinitialisation. Elle fait exactement ce que vous pensez : réinitialiser la carte. C'est comme appuyer sur le bouton de réinitialisation physique.

Schéma Arduino Nano

Si vous êtes du genre à aimer savoir comment les choses fonctionnent sous la surface, le schéma Arduino Nano vaut le coup d'œil.

Le Nano utilise le microcontrôleur ATmega328P. Cette puce est le cerveau de la carte. Elle gère tout, du contrôle des broches à l'exécution de votre croquis.

Mais au-delà de la puce, il se passe bien plus de choses :

•  Régulateur de tension – Il prend une tension plus élevée (comme 9 V d’une batterie) et la réduit à 5 V pour la carte.

•  Convertisseur mini-USB vers série (CH340 ou FT232) – Cette puce permet à votre ordinateur de communiquer avec le Nano via USB. Remarque : les cartes mères officielles utilisent généralement le FT232 ; les clones utilisent principalement le CH340.

•  Oscillateur à cristal – Maintient la carte à 16 MHz.

•  Condensateurs, résistances et LED – Ils sont dispersés sur le tableau pour filtrer les signaux, tirer les broches vers le haut/vers le bas ou simplement donner un retour visuel.

Le schéma n'est pas réservé aux ingénieurs. Si vous envisagez de fabriquer votre propre version du Nano ou de dépanner un modèle défectueux, le schéma devient votre feuille de route.

Vous trouverez le schéma officiel sur le site web d'Arduino ou sur GitHub. Il vous suffit de rechercher « Arduino Nano schematic » pour accéder aux fiches techniques dont vous avez besoin.

Alimentation de l'Arduino Nano : USB, VIN et plus

L'une des erreurs les plus courantes chez les débutants est de mal alimenter le Nano. Alors, soyons clairs et simples.

Il existe trois manières principales d’alimenter votre Nano :

Option 1 : USB

La méthode la plus simple et la plus courante consiste à brancher un câble mini-USB ou un adaptateur secteur USB sur votre ordinateur. La carte reçoit 5 V via le port USB.

•  Idéal pour le prototypage

•  Aucune soudure ni pièces supplémentaires nécessaires

•  Permet également le téléchargement de code

Option 2 : code PIN VIN

Si vous construisez un projet autonome et ne souhaitez pas utiliser l'USB, vous pouvez alimenter la broche VIN entre 7 et 12 V. Le régulateur intégré convertira cette tension en 5 V.

•  Idéal pour les projets alimentés par batterie.

•  Utilisez une pile 9 V ou un adaptateur CC.

Remarque : Ne fournissez pas 5 V au VIN. Le régulateur embarqué nécessite une entrée d'au moins 7 V pour fonctionner correctement. 5 V peuvent donc entraîner des performances instables.

Option 3 : broche 5 V

Vous pouvez alimenter directement la broche 5 V en 5 V régulé si vous savez comment faire. Cela évite le régulateur de tension.

•  Utilisateurs avancés uniquement.

•  Attention, il n’y a pas de protection contre l’inversion de polarité ici.

N'oubliez pas non plus la connexion GND (terre). Tout circuit nécessite un chemin de retour.

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Broches de communication : série, I2C, SPI expliquées simplement

Les broches de l'Arduino Nano ne servent pas uniquement à allumer des LED ou à lire des capteurs. Certaines d'entre elles sont dédiées à la communication avec d'autres appareils.

Voici une ventilation des trois protocoles les plus importants :

1. Série (UART)

•  Broches : D0 (RX) et D1 (TX).

•  Utilisé pour communiquer avec votre ordinateur ou un autre périphérique série.

•  Également utilisé lors du téléchargement de code via USB.

Simple, fiable et fonctionnel dès la sortie de la boîte.

2. I2C (Circuit inter-intégré)

•  Broches : A4 (SDA) et A5 (SCL)

•  Idéal pour les capteurs, les écrans OLED, les modules RTC, etc.

•  Permet à plusieurs appareils de partager les deux mêmes fils.

De nombreux capteurs utilisent aujourd'hui l'I₂C pour économiser du câblage. Il suffit d'attribuer une adresse unique à chaque appareil.

3. SPI (interface périphérique série)

•  Broches : D10 (SS), D11 (MOSI), D12 (MISO), D13 (SCK).

•  Plus rapide que I2C mais utilise plus de fils.

•  Idéal pour des éléments tels que les cartes SD ou les écrans rapides.

Chaque protocole de communication a ses avantages et ses inconvénients. SPI est plus rapide, I2C utilise moins de broches et UART est facile à utiliser.

Astuce supplémentaire : En général, vous n'avez pas besoin de mémoriser la fonction de chaque broche. Les bibliothèques de l'IDE Arduino prennent en charge une grande partie du travail.

Comparaison des cartes Arduino : Arduino Nano vs autres cartes Arduino

Il existe de nombreux modèles d'Arduino. Alors, comment se compare le Nano ?

La taille de l'Arduino Nano est l'un de ses principaux atouts. Elle est idéale pour les projets embarqués où l'espace est limité.

Comparé à l'Uno, le Nano offre presque les mêmes fonctionnalités dans un espace deux fois plus réduit. Le Mega est idéal lorsque vous avez besoin de nombreuses broches d'E/S, mais il est encombrant.

Donc, si vous construisez un appareil portable, un ensemble de capteurs compacts ou si vous souhaitez simplement ranger votre Arduino dans un endroit restreint, Nano est la solution idéale.

Choisir le bon Nano : variantes et clones

Lorsque vous commencez à acheter un Arduino Nano, vous remarquerez quelque chose : il existe plus d'un type.

Voici les principaux types que vous rencontrerez :

Arduino Nano officiel

•  Fabriqué par Arduino.cc

•  Utilise ATmega328P

•  Coûte un peu plus

•  Fiable et de haute qualité

Arduino Nano Chaque

•  Une version plus récente

•  Utilise ATmega4809

•  Plus de RAM et de flash

•  Fonctions de broches légèrement différentes

Arduino Nano série 33

•  Inclut Nano 33 IoT, BLE et Sense.

•  Livré avec Bluetooth, WiFi et capteurs avancés.

•  Idéal pour les projets IoT et d'apprentissage automatique.

Clones (non officiel)

•  Réalisé par des tiers

•  Beaucoup moins cher (à partir de 3 $)

•  On utilise souvent des puces CH340 au lieu de FT232 pour l'USB.

•  Peut nécessiter une installation manuelle du pilote.

Si vous débutez ou que vous réalisez simplement des prototypes, les clones peuvent vous faire économiser de l'argent. Cependant, pour une fiabilité à long terme, la carte Arduino originale est une valeur sûre.

Conseil: Vérifiez toujours les avis et assurez-vous que la disposition des broches correspond au Nano standard avant d'acheter un clone.

Composants compatibles : qu'est-ce qui fonctionne avec Arduino Nano ?

Le Nano est peut-être petit, mais il est compatible avec une large gamme de composants Arduino. Voici une courte liste de composants compatibles :

•  LED – Pour des sorties simples et des voyants d’état

•  Boutons poussoir – Pour la saisie de l'utilisateur

•  DHT11 / DHT22 – Capteurs de température et d’humidité

•  Écrans OLED – Écrans compacts de 0.96″ (utilisent des broches I2C)

•  Module Bluetooth HC-05 – Idéal pour le contrôle sans fil

•  Détecteur à ultrasons – Pour mesurer la distance

•  Modules de relais – Pour contrôler les appareils à haute tension

•  Servomoteurs – Pour les projets basés sur le mouvement

•  Capteurs IR – Pour l’entrée de la télécommande

Le Nano prend en charge presque tous les composants Arduino compatibles avec l'Uno, à condition que la tension et le nombre de broches soient pris en compte.

En raison de sa taille, de nombreux utilisateurs de Nano préfèrent les mini-plaques d'expérimentation et les broches d'en-tête mâles pour les configurations serrées.

Disposition complète des broches de l'Arduino Nano (tableau de brochage)

Rassemblons tout cela avec un aperçu complet de la disposition des broches de l'Arduino Nano.

Voici comment les 30 broches sont généralement disposées :

Broches numériques (D0–D13)

•  D0 (RX): Réception série

•  D1 (TX): Transmission série

•  D2 à D13: E/S générales (certaines prennent en charge PWM et les interruptions)

Pins PWM: D3, D5, D6, D9, D10, D11

Broches SPI: D10 (SS), D11 (MOSI), D12 (MISO), D13 (SCK)

Broches analogiques (A0–A7)

•  A0-A5: Entrée analogique (peut également être utilisée comme numérique)

•  A4 (SDA) et A5 (SCL): Communication I2C

•  A6 et A7: Entrée analogique uniquement (non compatible numérique)

Broches d'alimentation

•  VIN: Tension d'entrée externe (7–12 V)

•  5V: Sortie régulée

•  3.3V: Sortie du régulateur

•  GND: Sol (x2)

•  RÉINITIALISER: Réinitialise le tableau

Autres

•  AREF: Tension de référence analogique

•  RST: Broche de réinitialisation (identique au bouton de réinitialisation)

Cette disposition rend le Nano flexible et puissant pour une large gamme de projets électroniques DIY.

Pro TipPour les apprenants visuels, téléchargez un schéma de brochage en couleur ; vous en trouverez de nombreux en ligne. Vous pouvez même l'imprimer et le conserver à proximité de votre poste de travail.

Conclusion

Même avec des dizaines de cartes Arduino disponibles, l'Arduino Nano reste un favori. Compact et abordable, il est compatible avec la quasi-totalité des bibliothèques et composants Arduino.

Que vous construisiez un robot, une station météo ou un système basé sur des capteurs, le Nano s'intègre presque partout. Et grâce à son solide soutien communautaire, vous ne manquerez jamais de tutoriels, d'exemples et de forums pour vous aider.

Si vous débutez avec Arduino ou avez besoin de quelque chose de petit et performant, le Nano pourrait bien être le plus petit Arduino avec le plus grand potentiel.