Exercice 5 · Bac Numérique et Sciences Informatiques Centres étrangers (Afrique) 2021 (jour 2)

Exercice 5 — Bandeau à LED

L'objectif de cet exercice est de commander un bandeau de diodes électroluminescentes (LED) à l'aide d'un nano-ordinateur Raspberry Pi en langage Python.

Chacune des LEDs du bandeau pourra être commandée individuellement pour l'allumer avec une couleur choisie. Une LED est considérée comme éteinte lorsque la couleur est noire (pas de lumière), allumée pour toutes les autres couleurs.

Pour cela, nous allons utiliser un bandeau comportant au maximum 32 LEDs branché sur un nano-ordinateur Raspberry Pi sur lequel est installé le module (librairie) Adafruit_WS2801, à importer dans le script Python.

Annexe 2: Documentation de la librairie Adafruit_WS2801

1) Méthodes de la librairie Adafruit_WS2801:

WS2801Pixels(nb_px, spi, gpio): création d'un objet représentant le bandeau de LEDs.

nb_px: nombre de LEDs du bandeau

spi (Serial Peripheral Interface): interface du micro-processeur du Raspberry.

gpio (General Purpose Input/Output): gestion des ports entrée/sortie du Raspberry.

RGB_to_color(r, g, b): renvoie un entier ( num_color) correspondant à la couleur RGB (voir tableau ci-dessous).

2) Méthodes sur un objet Obj_bandeau de type Adafruit_WS2801.WS2801Pixels:

count(): Retourne le nombre de LEDs de Obj_bandeau.

show(): Affiche l'ensemble des modifications effectuées sur Obj_bandeau au bandeau. (On modifie d'abord l'objet, puis on applique avec show()).

clear(): Éteint toutes les LEDs de Obj_bandeau (nécessite ensuite show()).

set_pixel(i, num_color): Attribue à la LED n°i de Obj_bandeau la couleur num_color ( i compris entre 0 et count() - 1).

get_pixel_rgb(i): Retourne un tuple de trois entiers correspondant à la couleur RGB de la LED n°i (pour une LED éteinte, retourne (0, 0, 0)).

Tableau de correspondance des couleurs:

Couleur · Rouge · Bleu · Vert · Jaune · Orange · Noir · Blanc

RGB · 255, 0, 0 · 0, 0, 255 · 0, 128, 0 · 255, 255, 0 · 255, 65, 0 · 0, 0, 0 · 255, 255, 255

num_color · 255 · 16711680 · 32768 · 65535 · 16895 · 0 · 16777215

1. Compréhension des méthodes avec un bandeau de 8 LEDs

Un script a été exécuté au préalable et le bandeau de LEDs est dans l'état suivant: toutes les LEDs sont éteintes sauf trois.

La LED « LED0 » est rouge

La LED « LED1 » est bleue

La LED « LED5 » est verte

LED0 · LED1 · LED2 · LED3 · LED4 · LED5 · LED6 · LED7

ROUGE · BLEU · · · · VERT

L'objet bandeau est créé au début de notre script dans la variable Obj_bandeau.

1.a.

Que va retourner l'instruction: Obj_bandeau.get_pixel_rgb(1) ?

1.b.

Que va retourner l'instruction Adafruit_WS2801.RGB_to_color(0, 0, 255) ?

1.c.

On exécute les instructions suivantes:

coul = Obj_bandeau.get_pixel_rgb(0)

print(Adafruit_WS2801.RGB_to_color(coul[0], coul[1], coul[2])) Expliquer brièvement le rôle de chacune des deux lignes.

2. Bandeau de 15 LEDs

Pour chacun des deux scripts suivants, écrits en langage Python, recopier et compléter les tableaux correspondants au bandeau dans son état final après exécution des différents scripts.

Exemple: Pour un bandeau avec les trois premières LEDs rouges, les deux suivantes blanches et les quatre dernières bleues, on obtient le tableau donné ci-dessous:

0 · 1 · 2 · 3 · 4 · 5 · 6 · 7 · 8 · 9 · 10 · 11 · 12 · 13 · 14

ROUGE · ROUGE · ROUGE · BLANC · BLANC · · · · · · · BLEU · BLEU · BLEU · BLEU

2.a.

En vous inspirant de l'exemple ci-dessus, dessiner le tableau correspondant au bandeau dans son état final après exécution du script suivant:

import RPi.GPIO as GPIO

import Adafruit_WS2801

import Adafruit_GPIO.SPI as SPI

Obj_bandeau = Adafruit_WS2801.WS2801Pixels(15, spi=SPI.SpiDev(0,0), gpio=GPIO)

Obj_bandeau.clear()

for i in range(5):

Obj_bandeau.set_pixel(i, 16711680)

for i in range(5, 10):

Obj_bandeau.set_pixel(i, 16777215)

for i in range(10, 15):

Obj_bandeau.set_pixel(i, 255)

Obj_bandeau.show()

2.b.

Dessiner le tableau correspondant au bandeau dans son état final après exécution du script ci-dessous:

import RPi.GPIO as GPIO

import Adafruit_WS2801

import Adafruit_GPIO.SPI as SPI

Obj_bandeau = Adafruit_WS2801.WS2801Pixels(15, spi=SPI.SpiDev(0,0), gpio=GPIO)

Obj_bandeau.clear()

for i in range(15):

if i % 3 == 0:

Obj_bandeau.set_pixel(i, 32768)

else:

Obj_bandeau.set_pixel(i, 65535)

Obj_bandeau.show()

3. Utilisation de classe

On souhaite ajouter quelques fonctions supplémentaires, pour cela on crée une classe Bandeau. Le script est donné ci-dessous:

1 import RPi.GPIO as GPIO

2 import Adafruit_WS2801

3 import Adafruit_GPIO.SPI as SPI

4

5 class Bandeau:

6 """ Classe définissant un bandeau """

7

8 def __init__(self, Pixel_COUNT):

9 """ Commentaire n°1 """

10 self.__nbpixels = Pixel_COUNT

11 self.__tous_pixels = Adafruit_WS2801.WS2801Pixels(Pixel_COUNT, spi=SPI.SpiDev(0, 0), gpio=GPIO)

12

13 def estallume(self):

14 """ Renvoie True si au moins un pixel est allumé de l objet bandeau

15 Renvoie False sinon """

16 for i in range(self.__nbpixels):

17 r, g, b = self.__tous_pixels.get_pixel_rgb(i)

18 if (r + g + b > 0):

19 return True

20 return False

21

22 def setpixel(self, i, c):

23 """ Affecte au pixel i la couleur c et affiche directement la modification sur le

24 bandeau de leds i est un entier compris entre 0 et Pixel_COUNT

25 c est un entier représentant une couleur num_color"""

26 self.__tous_pixels.set_pixel(i, c)

27 self.__tous_pixels.show()

28

29 def effacetout(self):

30 """ Eteint tous les pixels du bandeau et l'affiche directement sur le bandeau """

31 self.__tous_pixels.clear()

32 self.__tous_pixels.show()

33

34 # Création de l'objet mon_bandeau avec 8 leds

35 mon_bandeau = Bandeau(8)

36 # Eteint tous les pixels du bandeau et l'affiche directement sur le bandeau de leds

37 mon_bandeau.effacetout()

38 # Commentaire n°2

39 mon_bandeau.setpixel(6, 16711680)

40 mon_bandeau.setpixel(7, 16711680)

41 # Affiche un message si au moins un pixel de mon_bandeau est allumé

42 if mon_bandeau.estallume():

43 print("Il y a au moins une led d'allumée") 3.a.

On rappelle que la documentation (ou docstring) d'une fonction ou d'une méthode consiste à expliquer ce qu'elle fait, ce qu'elle prend en paramètre et ce qu'elle renvoie. Proposer une documentation à écrire à la ligne 9.

3.b.

Proposer également un commentaire à écrire à la ligne 38.