Microsoft MakeCode, permet de créer des simulations pour diverses cartes (Arduino compris) à l’aide de blocs, une méthode accessible à tous, même sans expérience du code. On peut également opter pour la programmation en Python ou JavaScript. Dans cet environnement, tout est très intuitif : une fois que vous aurez assimilé les concepts de base, vous serez en mesure de créer d’excellentes simulations.

Bien qu’il s’agisse d’une plateforme en ligne, il est également possible de relier des appareils physiques. Vous pouvez accéder à une grande variété d’extensions pour les capteurs et autres composants très utiles pour les simulations. En plus des fonctions de base, il existe aussi des extensions avancées que vous trouverez en bas du menu principal. Elles donnent accès à des fonctionnalités supplémentaires, comme un joystick, des capteurs, ou même des commandes pour la prise en charge de clés USB et de mémoires flash.

L’interface utilisateur est assez simple : à gauche, une partie animée de la carte, et à droite, la zone de programmation en bloc. Certaines commandes affichent des résultats même sans qu’un Arduino ou un composant soit connecté, notamment les sorties audio. Vous pouvez aussi imprimer le schéma de câblage électronique pour vous aider lors de l’assemblage réel.

• Développeur : Microsoft
• Pour : les niveaux débutant et intermédiaire
• Les petits plus : possibilité de tester divers composants virtuels, facile à utiliser pour les débutants
• Compatibilité : tous les systèmes (sur navigateur)
• Prix : gratuit

Exemple

Voyons un exemple de base :

1. Ouvrez Microsoft MakeCode.
2. Cliquez sur Nouveau projet et sélectionnez votre carte.
3. Dans l’onglet Music, cliquez sur le bloc Play sound pour l’intégrer à la zone de programmation, puis faites-le glisser sur le bloc On start.
4. Sélectionnez le son désiré.
5. À nouveau dans l’onglet Music, cliquez sur le bloc Play melody, puis faites-le glisser sur le bloc Forever.
6. Cliquez sur la barre précédée de deux notes et sélectionnez des carrés (qui représentent des notes) pour créer une mélodie. Testez votre mélodie en cliquant sur le bouton de lecture en bas de la grille de notes.

Tinkercad Circuits est un service en ligne gratuit d’Autodesk lancé en 2017. C’est probablement le simulateur Arduino le plus facile à utiliser. Vous pouvez facilement concevoir vos propres circuits, créer un programme au format bloc ou texte, puis le déboguer.

La simulation des cartes Arduino et des interfaces IO et l’interaction avec le code fonctionnent à merveille. Le code peut par ailleurs être téléchargé et partagé avec d’autres makers.

Bien sûr, il ne peut pas non plus tout faire. Par exemple, Tinkercad Circuits ne permet pas de créer ou d’ajouter vos propres pièces et composants, et il n’existe que six bibliothèques Arduino, que vous ne pouvez pas compléter.

Si vous voulez essayer Tinkercad Circuits, vous devez d’abord vous inscrire. Il existe trois sortes de comptes : formateur, étudiant, et particulier.

• Développeur : Autodesk
• Catégorie : en ligne
• Pour : les niveaux débutant et intermédiaire
• Les petits plus : possibilité d’exporter les cartes et les schémas pour produire des circuits imprimés
• Compatibilité : MacOS, Windows, Linux, etc. (service en ligne)
• Prix : gratuit

Exemple

Pour vous faire une idée de ce programme sans vous inscrire, testez ce mètre ruban virtuel. Une fois que vous avez ouvert le lien :

1. Cliquez sur « Simuler » (réglez votre navigateur sur grand écran).
2. Cliquez sur « Démarrer la simulation ».
3. Cliquez sur le capteur à ultrasons HC-SR04 pour faire apparaître un petit cercle vert, qu’il vous suffira de faire glisser pour l’éloigner plus ou moins du capteur (si l’image est trop grande, déplacez-la à l’aide de votre souris, ou reculez avec la molette).

Et ça marche ! La distance qui apparaît sur l’écran LCD correspond à celle indiquée par le capteur. Pour en savoir plus, n’hésitez pas à consulter notre article sur la conception et la simulation de circuits sur Tinkercad.

Wokwi était à l’origine basé sur AVR8js, une implémentation JavaScript de l’architecture AVR 8 bits. Il s’agit de la même famille de microcontrôleurs que celle utilisée par les Arduino Uno, Nano et Mega. Ces dernières années, plusieurs plateformes populaires ont aussi été intégrées, comme ESP32, STM32, et RP2040 (Raspberry Pi Pico). La liste complète du hardware pris en charge peut être consultée sur le site web de Wokwi.

Pour commencer, le plus simple est d’aller sur la page d’accueil, où vous pouvez choisir la plateforme que vous voulez tester (Arduino, par exemple). De là, vous pouvez explorer les projets présentés et les simuler. Vous pouvez également modifier le code et le schéma du circuit en éditant le fichier diagram.json ou en faisant simplement glisser le nouveau composant désiré dans le circuit. Pour plus de conseils et d’instructions, il existe un guide assez bien fait sur l’utilisation de l’éditeur de diagrammes.

Si vous souhaitez sauvegarder votre travail, vous devrez d’abord vous inscrire à l’aide de votre compte Google ou GitHub. Après avoir ouvert une session, vous verrez un petit menu (dans le coin supérieur droit de l’écran) proposant la section « My Projects », où vous pouvez créer et organiser vos projets.

Wokwi permet de créer ou d’ajouter des composants personnalisés, mais aussi de télécharger des bibliothèques personnalisées, ce qui est expliqué plus en détail dans sa documentation. Les utilisateurs avancés pourront aussi utiliser un débugueur interactif et un analyseur logique pour mieux corriger leur code.

Le développeur et la communauté sont très actifs, et Wokwi a évolué rapidement grâce à son modèle open source, qui encourage un environnement collaboratif. Pour poser vos questions et demander de l’aide, rendez-vous sur le canal Discord et sur le groupe LinkedIn, tout le monde sera prêt à vous apporter son soutien, y compris le développeur !

En termes de prix, Wokwi propose une version gratuite pour les projets open source. Attention, cela signifie que tout le monde peut voir les fichiers de votre projet. Cette option devrait suffire à la plupart des utilisateurs, bien qu’il ne soit pas possible de télécharger des bibliothèques personnalisées.

Pour les bricoleurs plus expérimentés, les versions payantes Hobby et Hobby+ offrent des fonctionnalités supplémentaires, notamment la possibilité de créer des projets privés, de télécharger des bibliothèques personnalisées et de bénéficier de l’intégration de Visual Studio Code. Enfin, la version Wokwi Pro est adaptée aux projets commerciaux. Elle permet, entre autres, de concevoir plus rapidement un projet et d’exécuter une passerelle IoT privée.

• Développeur : Uri Shaked
• Pour : niveau intermédiaire à avancé, projets commerciaux
• Les petits plus : chat sur Discord et groupe LinkedIn (aide en ligne), prise en charge de divers types de microcontrôleurs, fonction de débugage avancée, dépôt GitHub
• Compatibilité : MacOS, Windows, Linux, etc. (service en ligne)
• Prix : gratuit pour les projets open source, versions payantes offrant des fonctionnalités supplémentaires à partir de env. 7 €/mois

Exemple

Vérifions notre programme de test :

1. Connectez-vous via Google ou GitHub.
2. Lancez la simulation en cliquant sur lecture (le bouton vert avec la flèche blanche). Il est préférable de mettre la fenêtre de votre navigateur en grand écran.
3. Cliquez sur le capteur à ultrasons HC-SR04 et faites glisser le curseur sur la réglette pour modifier la distance.
4. Si l’image est trop grande, zoomez ou dézoomez à l’aide de la molette de votre souris, ou bien masquez le code à votre gauche en cliquant sur le petit carré en haut à droite de votre écran.

Et ça marche ! La distance qui apparaît sur l’écran LCD correspond quasiment à celle indiquée par le capteur.

Virtual Breadboard est une application du Windows Store. Son interface est conviviale et il est très facile de concevoir vos propres circuits (avec des outils type glisser-déposer). Vous pouvez également télécharger vos sketchs au format HEX depuis l’IDE Arduino, Arduino Create, PlatformIO, Visual Studio, etc.

Cette appli permet notamment de simuler une carte Arduino, des interfaces IO et l’interaction de programme. Par ailleurs, il est possible d’exporter vos projets en format SVG et KiCad. Virtual Breadboard a ceci de particulier qu’elle allie du matériel réel à des composants et circuits virtuels, qu’il est possible de modifier.

Le simulateur est un peu limité; dans la mesure où vous ne pouvez pas créer ou ajouter vos propres pièces et composants ni produire vos propres programmes à partir de l’interface logicielle. Enfin, il n’est pas non plus possible d’exporter les cartes et les schémas pour produire des circuits imprimés.

• Développeur : James Caska
• Pour : les niveaux débutant et intermédiaire
• Les petits plus :  possibilité de créer et modifier des composants virtuels en réalité mixte
• Compatibilité : Windows
• Prix : l’appli est gratuite, l’hardware Avatar coûte env. 10 €, et les dispositifs d’interface entre 10 et 30 €.

Exemple

Pour tester le mètre ruban virtuel, téléchargez le logiciel et installez-le sur votre PC. Vous pouvez ensuite commencer à utiliser la boîte à outils pour ajouter vos composants, en cliquant dessus et en les faisant glisser sur la zone de travail. Par exemple : Toolbox > Integrated circuits > ATMega328p (« Boîte à outils > Circuits intégrés > ATMega328p).

Vous pouvez ensuite charger votre fichier HEX en le faisant simplement glisser, mais vous recevrez le message d’erreur suivant :

Unlicensed components: ATMega328Uno
Consider purchasing a license to enable these components at runtime

Pour vérifier si le programme d’essai fonctionne, vous aurez besoin d’une licence. Ensuite, suivez les indications :

1. Lancez l’appli Virtual Breadboard
2. Cliquez sur Menu > Open > Browse Files > Open DigitalTapeMeasure.vbb (« Menu > Ouvrir > Parcourir les fichiers > Ouvrir DigitalTapeMeasure.vbb »).
3. Allumez (patientez quelques secondes).
4. Déplacez le curseur sur le côté gauche du HC-SR04 pour modifier la distance.
5. Si vous voulez utiliser un vrai Arduino, copiez les connexions IO et ouvrez le sketch dans l’éditeur de votre choix, puis téléchargez-le sur la carte.

Et ça marche ! La distance qui apparaît sur l’écran LCD correspond à celle indiquée par le capteur.

Si vous ne souhaitez pas souscrire un abonnement, vous pouvez essayer les exemples bêta en ligne.

PICSimLab est un émulateur en temps réel de cartes de développement avec débogueur MPLAB X/AVR-GDB intégré. Il prend en charge certains microcontrôleurs PICSim et Simavr. Pour la programmation des cartes microcontrôleurs, PICSimLab bénéficie d’une intégration avec MPLAB X Arduino IDE.

Vous pouvez concevoir vos propres circuits, charger des fichiers HEX, ou télécharger directement depuis l’IDE Arduino. Il est également possible de simuler les interfaces IO de l’Arduino et l’interaction des programmes. Les utilisateurs plus chevronnés peuvent créer ou ajouter leurs propres pièces et composants, mais une fois de plus, vous ne pourrez pas concevoir de cartes et de schémas et les exporter pour produire des circuits imprimés.

• Développeur : Luis Claudio Gambôa Lopes
• Pour : les utilisateurs de niveau intermédiaire à avancé.
• Les petits plus : possibilité d’émuler certains microcontrôleurs PICSim, repository GitHub
• Compatibilité : Windows 32 ou 64 bits, Ubuntu, MacOS (avec Wine)
• Prix : gratuit

Exemple

1. Téléchargez et installez le logiciel.
2. Téléchargez et installez Com0com (pour l’émulation série sous Windows, utilisez le manuel de PICSimLab).
3. Lancez le logiciel.
4. Cliquez sur File > Load Workspace (« Fichier > Charger l’espace de travail »).
5. Sélectionnez le fichier DigitalTapeMeasure.pzw.
6. Déplacez le curseur sur le côté gauche du HC-SR04 pour modifier la distance.
7. Cliquez sur Tools > Serial Terminal (« Outils > Terminal série »).

Flowcode est une plateforme de programmation graphique dotée d’un IDE intégré compatible avec divers contrôleurs, notamment PIC, AVR, ARM, ESP ou Raspberry Pi. En plus de simuler facilement les cartes Arduino, elle offre une large gamme de composants de test et de visualisation d’environnements 3D ou 2D. Il suffit de sélectionner et faire glisser des blocs de commande modifiables dans un organigramme pour tester votre Arduino, sans même changer d’écran ! Regardez cette vidéo YouTube créée par StudentCompanion Electronics pour voir le programme en action.

Flowcode est assez intuitif et convient aussi bien aux utilisateurs qui débutent qu’à ceux qui bénéficient déjà d’une certaine expérience. Le programme se distingue par sa capacité à importer des modèles 3D aux formats MESH, STEP et OBJ, ce qui est idéal pour tester des systèmes électromécaniques dans lesquels les moteurs, les servos et les actionneurs peuvent tous être intégrés dans la représentation numérique.

Une version gratuite de Flowcode est disponible pour les makers et les amateurs, à condition de créer un compte. Elle offre de nombreuses possibilités et ne limite pas la taille des projets. Les versions Pro et Academic, quant à elles, présentent quelques caractéristiques spéciales liées à la correction des erreurs, aux paradigmes et à la documentation. Vous trouverez un comparatif détaillé des différentes versions sur le site de Flowcode. Le programme est proposé en six langues.

• Développeur : Matrix TSL
• Pour : les niveaux débutant à avancé
• Les petits plus : programmation graphique et IDE intégré
• Compatibilité : Windows
• Prix : gratuit pour les makers et les amateurs, version d’essai gratuite de 30 jours pour la version Pro (335 € environ)

Exemple

Au-delà du guide de démarrage et de la vidéo d’instruction pour les débutants, voici un petit exemple d’utilisation du programme :

1. Téléchargez et installez le logiciel.
2. Créez un compte et connectez-vous.
3. Cliquez sur New Project, puis sur la case Free. Un menu s’ouvre, où vous pourrez sélectionner l’Arduino Uno R3.
4. Sous Component Library > Outputs, cherchez LED ARRAY PCB et ajoutez le composant à la zone 3D.
5. Dans le menu Project Explorer (à gauche), faites un glisser-déposer de la balise Loop et placez-la entre les blocs Begin et End. Sélectionnez un nouveau Loop, et placez-le cette fois entre les deux balises Loop du diagramme.
6. Faites un double-clic droit sur la balise Output pour ouvrir les propriétés.
7. Dans la boîte de dialogue Use Chip References, sélectionnez le Port B sous Port Field. Fixez la valeur du champ variable à 1. Dans Advanced Options, sélectionnez Single bit et fixez également la valeur à 1.
8. Dans l’onglet Debug, cliquez sur Run ou bien appuyez sur la touche F5 pour lancer la correction des erreurs et la visualiser dans la fenêtre 3D.

SimulIDE est un simulateur de circuit électronique en temps réel qui inclut la simulation PIC, AVR, et Arduino. SimulIDE possède une interface sobre destinée à être rapide, simple et facile à utiliser.

Vous pouvez concevoir vos propres circuits et les programmer avec un éditeur de code et un débogueur pour GcBasic, Arduino, PIC et AVR. SimulIDE dispose également de sa chaîne YouTube qui comprend plus de 45 vidéos.

Comme pour les exemples précédents, vous ne pouvez pas créer vos propres pièces ou composants (mais vous pouvez toujours demander sur le forum ou sur Patreon). Il n’est pas non plus possible de concevoir des cartes et des schémas et de les exporter pour produire des circuits imprimés.

• Développeurs : Santiago Gonzales et Popov Alexey
• Pour : les niveaux débutant à avancé
• Les petits plus : repository GitHub pour la version communautaire
• Compatibilité : Windows 32 ou 64 bits, Ubuntu, MacOS (avec Wine)
• Prix : gratuit (dons acceptés)

Exemple

Pour cet exemple, nous utiliserons la version gratuite. Il existe deux méthodes :

La méthode facile

1. Téléchargez, installez et lancez le logiciel.
2. Cliquez sur l’icône Open Circuit (« Ouvrir le circuit »).
3. Sélectionnez le fichier DigitalTapeMeasure.simu.
4. Cliquez sur le bouton rouge pour mettre le circuit sous tension.
5. Pour modifier la distance, cliquez sur la petite fenêtre d’affichage des volts et tournez le bouton.

La méthode moins facile

1. Téléchargez, installez et lancez le logiciel.
2. Faites un glisser-déposer des composants suivants : Arduino Uno, Hd44780 (écran LCD), HC-SR04 (capteur à ultrasons), source de tension.
3. Connectez tous les fils.
4. Faites un clic droit sur l’Arduino et chargez le firmware (fichier HEX).
5. Cliquez sur le bouton rouge pour mettre le circuit sous tension.
6. Pour modifier la distance, cliquez sur la petite fenêtre d’affichage des volts et tournez le bouton.

Malgré son nom, le simulateur Arduino IO est plutôt destiné à tester des composants et nécessite qu’un Arduino physique soit connecté à l’ordinateur. Lorsque vous exécutez un code ou un exemple sur l’Arduino connecté au PC, vous pouvez interagir avec cet Arduino par le biais des capteurs et des composants du simulateur. Dans la version gratuite, vous devez être connecté via un câble USB et utiliser un port COM, mais dans la version Pro, il est possible d’émuler des ports via le protocole TCP et donc de se connecter via le wifi. Bonne nouvelle, la version Pro est actuellement disponible gratuitement.

Ce programme permet de réaliser un test même si vous n’avez pas accès à tous les composants, ou de vérifier rapidement le comportement de votre code. Tout est bien documenté, et vous trouverez notamment un manuel d’instructions ainsi qu’un guide d’installation qui explique ce dont vous avez besoin pour l’installation de Java. Le programme propose plusieurs exemples à tester, mais aussi des bibliothèques pour utiliser plus facilement les composants. Arduino IO Simulator est par ailleurs un outil très pratique pour l’apprentissage.

• Développeur : Xevro
• Pour : les niveaux débutant et intermédiaire
• Les petits plus : possibilité de tester divers composants virtuels
• Compatibilité : MacOS, Windows
• Prix : gratuit

Exemple

Pour utiliser ce programme :

1. Téléchargez et installez le logiciel.
2. Activez le logiciel en utilisant l’une des clés fournies sur la page de téléchargement.
3. Sélectionnez un servo parmi les exemples du menu et ouvrez-le dans l’IDE.
4. Ajustez les ports des composants selon les canaux utilisés dans le programme.
5. Chargez votre code dans votre Arduino et connectez le port série.
6. Manipulez le composant virtuel qui représente le potentiomètre et observez la réaction du composant !

UnoArduSim est un outil pédagogique gratuit qui permet de concevoir vos propres circuits (en cliquant sur Configure > I/O Devices), vos programmes (seulement du texte, ou en chargeant des fichiers Arduino), déboguer du code et simuler les interfaces IO Arduino et l’interaction des programmes.

Notez que vous ne pouvez pas créer ou ajouter vos propres pièces et composants, ni glisser-déposer des composants, ni concevoir des cartes et des schémas, ni en exporter en vue de produire des circuits imprimés.

• Développeur : Stan Simmons
• Pour : les utilisateurs de niveau intermédiaire à avancé
• Les petits plus : interface agréable ressemblant à un oscilloscope
• Compatibilité : Windows
• Prix : gratuit

Exemple

Vérifions notre programme de test :

1. Téléchargez et installez le logiciel.
2. Copiez dans le même dossier le sketch INO et les fichiers myArduPrefs.txt et myIODevs.txt.
3. Chargez le fichier INO.
4. Sélectionnez les composants en cliquant sur Configure > I/O Devices.
5. Cliquez droit sur LCD pour choisir le type.
6. Double-cliquez sur les broches 2 et 3 pour ouvrir un écran de formes d’onde numériques (semblable à un oscilloscope).

Proteus VSM pour Arduino AVR est de loin l’option la plus chère de la liste. Cela dit, en plus de tous les éléments de base, il offre quelques particularités que l’on ne retrouve pas sur d’autres simulateurs. Par exemple, vous aurez accès à des milliers de modèles de périphériques, et vous pourrez glisser et déposer des dizaines de shields (des cartes d’extension) dans vos simulations.

• Développeur : Labcenter Electronics
• Pour : les niveaux avancés à professionnels
• Les petits plus : possibilité d’ajouter des shields aux simulations
• Compatibilité : Windows
• Prix : à partir de 240 € (avec des frais supplémentaires pour certaines options)

Exemple

Nous n’avons pas pu tester notre exemple car la version de démonstration professionnelle est assez limitée, mais de nombreuses personnes sur YouTube utilisent le même projet basique de mètre ruban.

Si vous voulez l’essayer, il existe de nombreux exemples de projets :

Échantillon 1

1. Téléchargez et installez la version de démonstration.
2. Démarrez le programme et ouvrez l’échantillon.
3. Cherchez « Arduino LCD ».
4. Dans la catégorie VSM for AVR, choisissez « Arduino using I2C 16×2 LCD breakboard ».
5. Lancez la simulation.
6. Vous pouvez modifier le code source, mais vous obtiendrez probablement le message « Saving is disabled in the demonstration version of Proteus » (« La sauvegarde est désactivée dans la version de démonstration de Proteus ») lorsque vous tenterez d’enregistrer vos modifications.

Échantillon 2

1. Démarrez le programme et ouvrez l’échantillon.
2. Cherchez « Arduino SRF04 ».
3. Sélectionnez un projet.
4. Lancez la simulation.
5. Faites un clic droit sur le capteur, puis sélectionnez Edit Properties (« Modifier les propriétés ») et réglez la Range Value (« valeur de la plage ») sur 125.
6. Lancez à nouveau la simulation.