Cours ESP32 première séance : préparation et déroulé de 40 min

Quand tu prépares un cours ESP32, réduis la première séance à un seul objectif : à la fin, chaque groupe a téléversé du code sur son propre ESP32 et allumé une LED. Le Wi-Fi, les capteurs et le pilotage depuis le téléphone viendront plus tard. Que 40 minutes suffisent dépend moins de ce que tu fais pendant le cours que de ce que tu fais avant : le pilote USB-série est-il installé, le paquet de cartes ESP32 est-il dans l'Arduino IDE, le câble sur la table transporte-t-il vraiment des données ? Si ces trois points sont réglés, le premier téléversement prend cinq minutes ; sinon, la moitié de la séance passe en "je ne vois pas le port".

Tu trouveras ici un kit à emporter en classe dès demain : une check-list copiable pour une semaine avant, la veille et le matin du cours, un tableau du matériel, un déroulé de 40 minutes minute par minute, deux programmes qui compilent, cinq différences entre l'ESP32 et l'Arduino Uno, des solutions d'une minute aux huit pannes les plus fréquentes et des questions de sortie. Disons que tu as une classe de 24 élèves répartis en 8 groupes de trois ; tous les chiffres partent de là. Si ta séance dure 50 ou 55 minutes, le reste te sert de marge. Si l'ESP32 est encore nouveau pour toi, lis d'abord qu'est-ce que l'ESP32.

Objectif de la première séance : pourquoi une seule LED ?

Pour une première séance ESP32, deux options s'offrent à toi : montrer un projet Wi-Fi impressionnant, ou faire fonctionner quelque chose de petit à chacun, de ses propres mains. La seconde apprend bien davantage. Pour allumer une LED, l'élève doit parcourir une fois toute la chaîne du début à la fin : ouvrir le code, choisir la carte et le port, compiler, téléverser, câbler, voir le résultat, puis modifier une valeur et téléverser à nouveau. Une fois que cette chaîne fonctionne, les séances suivantes ne font qu'ajouter de nouveaux composants. Si tu passes au Wi-Fi avant, mot de passe réseau, pilote et câble s'empilent, et savoir d'où vient l'erreur devient presque impossible. C'est pourquoi ce plan n'utilise aucun réseau à la première séance : d'abord la LED interne de la carte, puis une seule LED externe sur la plaque d'essai et, pour les groupes rapides, les deux en alternance.

Check-list de préparation avant le cours

Découpe la préparation en trois moments. Tu peux copier la liste, l'imprimer ou la transmettre au référent informatique de l'établissement ; les tâches qui demandent des droits administrateur, comme l'installation de pilotes et de logiciels, passent par lui dans la plupart des établissements. Une semaine avant :

• Compte les cartes et vérifie le modèle. Ce plan est écrit pour l'ESP32 DevKit 30 broches (module ESP32-WROOM-32) ; sur les cartes 38 broches le code est le même, seul l'ordre des broches change.
• Lis la petite puce à côté du port USB de la carte : CP2102, CH340 ou CH9102 ? C'est elle qui détermine le pilote nécessaire.
• Fais installer Arduino IDE 2 sur les ordinateurs de la salle. Sur les postes de l'établissement, l'installation demande souvent des droits administrateur : prends rendez-vous avec l'informatique.
• Dans l'Arduino IDE, installe le paquet esp32 by Espressif Systems depuis le gestionnaire de cartes. Il télécharge plusieurs centaines de mégaoctets ; sur le réseau de l'établissement, 40 minutes risquent de ne pas suffire si tu le fais en cours.
• Installe le pilote USB-série, branche une carte et vérifie qu'un nouveau port apparaît dans Outils > Port.
• Teste tes câbles : téléverse une fois sur une carte avec chacun d'eux, écarte les câbles de charge et marque les câbles de données avec du ruban de couleur.
• Enfiche un ESP32 sur une plaque d'essai et regarde s'il reste des trous libres des deux côtés. Sinon, chaque groupe aura deux plaques.
• Renseigne-toi sur les limites du réseau de l'établissement : l'ESP32 ne se connecte qu'au Wi-Fi 2,4 GHz, et les réseaux d'entreprise avec identifiant et mot de passe posent problème. Tu n'utiliseras pas le Wi-Fi à la première séance, mais tu as besoin de cette information dès maintenant pour la suite.

La veille, chaque ordinateur doit être prêt ; le but est qu'aucune étape d'installation ne se fasse pour la première fois en cours. Garde aussi dix minutes pour le matin du cours. Les deux listes sont réunies ici :

• La veille : Fais un téléversement de test sur chaque ordinateur. Branche la carte, choisis ESP32 Dev Module et le port, téléverse le programme de la LED interne et vérifie qu'elle clignote. La première compilation peut dépasser une minute ; ce test accélère aussi les suivantes.
• La veille : Sous Windows, colle sur le côté de l'ordinateur une étiquette avec le numéro de port (COM3, COM5…). La même carte sur la même prise USB reçoit en général le même numéro.
• La veille : Prépare les boîtes de groupe : carte, câble, plaque d'essai, deux LED, deux résistances de 220 Ω, quatre fils de liaison. Garde le kit de secours sur le bureau.
• La veille : Enregistre les deux programmes sur le bureau de chaque ordinateur ; si internet ralentit, les élèves ouvrent le code depuis là.
• La veille : Vérifie que le projet Clignotement de la LED interne de l'ESP32 s'ouvre dans BlueGrays sur le vidéoprojecteur.
• Le matin : Allume les ordinateurs, ouvre l'Arduino IDE et vérifie que la carte est toujours réglée sur ESP32 Dev Module.
• Le matin : Dessine au tableau un schéma simple de la carte : port USB, BOOT, EN, GND, 3V3 et GPIO5 (marqué D5 sur la carte).
• Le matin : Écris une ligne dans un coin du tableau : "Bloqué sur Connecting... ? Maintiens BOOT."
• Le matin : Compte une dernière fois les LED et les résistances dans les boîtes et pose les câbles dessus.

Pilote, paquet de cartes et BOOT : les détails à connaître

Dans le gestionnaire de cartes de l'Arduino IDE, tu peux voir deux paquets ESP32. Pour les cartes de la classe, le bon est le paquet esp32 d'Espressif ; celui nommé "Arduino ESP32 Boards" est destiné à la Nano ESP32 d'Arduino. Après l'installation, choisis ESP32 Dev Module dans Outils > Carte > esp32. Si le paquet n'apparaît pas dans la liste, il faut ajouter l'adresse du paquet d'Espressif dans les URL de gestionnaire de cartes supplémentaires, dans les Préférences ; les étapes sont dans qu'est-ce que l'ESP32. Les programmes ESP32 compilent plus lentement que ceux de l'Uno ; même pour une LED clignotante, la première compilation peut dépasser une minute. Préviens les élèves dès le départ, sinon ils cliqueront encore et encore sur Téléverser pendant que la barre semble figée. La puce USB-série de la carte décide du pilote à installer :

Le bouton BOOT est relié à la broche GPIO0 de l'ESP32. Au début d'un téléversement, la carte doit passer en mode programmation ; la plupart des DevKit le font seuls grâce à deux signaux de la puce USB-série. Avec certaines combinaisons de carte et de câble, ce passage automatique échoue : les points de "Connecting..." s'allongent et l'erreur "Failed to connect to ESP32" finit par apparaître. La solution : maintenir BOOT dès que "Connecting..." s'affiche, puis relâcher quand les lignes de progression commençant par "Writing at" défilent. Le bouton EN redémarre la carte ; si le téléversement est terminé mais que le code ne semble pas tourner, une pression sur EN suffit. Si le problème revient toujours sur la même carte, baisser Upload Speed dans le menu Outils de 921600 à 115200 règle souvent l'affaire. Sous macOS, le nom du port commence généralement par cu.usbserial ou cu.SLAB_USBtoUART.

Liste du matériel : par groupe et pour une classe de 24

En répartissant 24 élèves par groupes de trois, tu obtiens 8 groupes ; avec un kit de secours, tu prépares 9 kits. Si tu préfères des binômes, il faut 12 groupes plus un secours, soit 13 kits, et davantage d'ordinateurs. Aucun composant ne demande de soudure. Deux LED et deux résistances par groupe, pour une raison simple : une LED montée à l'envers ou une patte cassée arrive très souvent à la première séance, et aucun groupe ne doit attendre.

Le déroulé de la séance de 40 minutes

Le déroulé s'appuie sur deux projets BlueGrays gratuits : d'abord Clignotement de la LED interne de l'ESP32 (pas de circuit, juste la carte et le câble), puis Clignotement LED avec ESP32 (GPIO5, une résistance de 220 Ω et une LED). Pour les deux projets, la liste des composants, le schéma, le code, les blocs et Comprendre le code sont ouverts gratuitement. Distribue trois rôles par groupe et fais-les tourner à chaque étape : un au clavier, un au câblage, un qui lit le schéma et le code sur le téléphone ou au vidéoprojecteur. Ainsi, personne ne passe 40 minutes à simplement regarder.

Le code : LED interne et LED externe

Les deux programmes ci-dessous utilisent les mêmes broches et les mêmes durées que les projets de l'application et compilent directement dans l'Arduino IDE avec ESP32 Dev Module sélectionné. Le premier fait clignoter la LED de la carte une fois par seconde. Sur la plupart des cartes ESP32 DevKit, cette LED bleue est reliée à GPIO2. Sur l'Arduino Uno, la LED interne était sur la broche 13 ; les élèves qui ont déjà utilisé un Uno taperont peut-être 13 par habitude, alors signale la différence tôt.

1// ESP32 Dahili LED Yakma / ESP32 built-in LED blink
2// Çoğu ESP32 DevKit kartında dahili LED GPIO2'dedir / On most ESP32 DevKit boards the built-in LED is on GPIO2
3int BUILTIN_LED_PIN = 2;   // Kartına göre değişebilir / May differ on your board
4
5void setup() {
6  pinMode(BUILTIN_LED_PIN, OUTPUT);   // Pini çıkış yap / Set the pin as output
7}
8
9void loop() {
10  digitalWrite(BUILTIN_LED_PIN, HIGH);   // LED'i yak / Turn the LED on
11  delay(1000);                           // 1 saniye bekle / Wait 1 second
12  digitalWrite(BUILTIN_LED_PIN, LOW);    // LED'i söndür / Turn the LED off
13  delay(1000);                           // 1 saniye bekle / Wait 1 second
14}
15

Le circuit du second programme : de GPIO5 vers une extrémité de la résistance de 220 Ω, de l'autre extrémité de la résistance vers la patte longue de la LED (anode), et de la patte courte (cathode) vers GND. La broche de l'ESP32 fournit 3,3 V ; une LED rouge en consomme environ 2 V, et les 1,3 V restants à travers 220 Ω font passer environ 6 mA. C'est assez pour une LED bien visible et cela ne force pas la broche. Avec une autre couleur, vérifie la résistance avec le calculateur de résistance pour LED. Dans le mini-défi, les groupes rapides combinent les deux programmes : dans setup(), les deux broches passent en sortie, et dans loop(), l'une est à HIGH pendant que l'autre est à LOW.

1// ESP32 ile LED Yakma: harici LED / ESP32 external LED blink
2// Bağlantı: GPIO5 -> 220 Ω direnç -> LED uzun bacak (+), kısa bacak (-) -> GND
3// Wiring: GPIO5 -> 220 ohm resistor -> LED long leg (+), short leg (-) -> GND
4const int LED_PIN = 5;   // Harici LED pini (kartta D5) / External LED pin (D5 on the board)
5
6void setup() {
7  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);   // Pini çıkış yap / Set the pin as output
8}
9
10void loop() {
11  digitalWrite(LED_PIN, HIGH);   // Pin 3,3 V verir, LED yanar / Pin outputs 3.3 V, LED on
12  delay(500);                    // Yarım saniye bekle / Wait half a second
13  digitalWrite(LED_PIN, LOW);    // Pin 0 V verir, LED söner / Pin outputs 0 V, LED off
14  delay(500);                    // Yarım saniye bekle / Wait half a second
15}
16

5 différences entre l'ESP32 et l'Arduino Uno

Une partie de tes élèves a peut-être déjà utilisé un Arduino Uno. Le code s'écrit dans le même langage Arduino et setup() et loop() sont toujours là, mais le matériel est différent, et la plupart des erreurs de la première séance viennent de ces différences. Tu peux présenter ces cinq points en quelques minutes pendant la découverte de la carte. Pour une comparaison plus détaillée, consulte Arduino ou ESP32.

Les 8 pannes les plus fréquentes en cours et leur solution en une minute

Questions de sortie et aperçu de la deuxième séance

1. À quelle broche de la carte correspond le nombre 5 dans le code ? Pourquoi la carte indique-t-elle peut-être "D5" à côté de cette broche ?
2. Qu'est-ce qui a changé sur la LED quand vous avez écrit delay(200) au lieu de delay(1000) ? Combien de fois par seconde clignote-t-elle maintenant ?
3. Pourquoi la LED ne s'est-elle pas allumée quand elle était à l'envers ? Quelle patte de la LED va du côté de la résistance ?
4. Quelle tension fournissent les broches de l'ESP32 ? Pourquoi ne faut-il pas brancher une LED ou un module directement sur la broche 5V ?

Les réponses t'indiquent quelle notion revoir à la deuxième séance ; un élève qui répond 2,5 à la deuxième question a compris la temporisation. À la deuxième séance, on ajoute un bouton au même circuit : dans le projet ESP32 Contrôle de LED avec bouton poussoir (Push), la LED reste allumée tant que tu maintiens le bouton, et dans ESP32 Contrôle de LED avec bouton (Toggle), chaque appui inverse son état. Les deux sont gratuits et ont des blocs ; les élèves lisent une entrée pour la première fois et décident avec if. À la troisième ou quatrième séance, tu peux passer au Wi-Fi ; pour cette séance, garde sous la main le tableau des codes d'état de l'ESP32 ne se connecte pas au Wi-Fi. Les projets ESP32 avec Wi-Fi sont Premium dans BlueGrays ; si tu veux que tes élèves continuent avec eux, nous expliquons dans des codes Premium pour la classe comment donner à chacun un code issu d'un paquet éducateur plutôt que des abonnements séparés.

Comment utiliser BlueGrays en cours ?

• Trouver le projet : Dans Découvrir › Projets, utilise Filtrer pour choisir la plateforme ESP32 et, dans Tarification, l'option gratuit. Les projets ESP32 adaptés aux premières séances, comme LED, bouton, feu de circulation, capteur de lumière et capteur de distance, sont entièrement ouverts.
• Composants requis et Schéma de circuit : La liste des composants est prête avec les quantités. Tu peux agrandir le schéma et le projeter, ou l'enregistrer avec Enregistrer dans la galerie et l'imprimer.
• Code Source : Copier place le code dans le presse-papiers. Si un élève a ouvert le projet sur son téléphone, Copier le lien lui donne un lien pour ouvrir le code sur l'ordinateur, sans avoir à le retaper.
• Comprendre le code : D'abord le résumé Que fait ce code ?, puis l'explication Étape par étape, la section Si tu bloques et la tâche À toi de jouer. Une étape suivante toute prête pour les groupes qui terminent tôt le mini-défi.
• Voir en blocs : Tous les projets ESP32 gratuits ont une vue en blocs. Quand tu actives l'interrupteur, le code est remplacé par les blocs du même programme et l'onglet devient Comprendre les blocs. Les blocs servent à lire ; ils ne se modifient pas dans l'application et ne se téléversent pas sur la carte, c'est toujours le vrai code qui y va.
• Construisons-le ensemble : Un mode guidé qui avance par étapes : prépare les composants, monte le circuit, téléverse le code, lance et teste. L'écran reste allumé, le groupe suit donc les étapes avec le téléphone posé sur la table ; à la fin, Je l'ai fait marque le projet comme terminé.

La première séance a l'air de se limiter à une LED, mais en 40 minutes les élèves vivent une fois la compilation, le téléversement, les numéros de broches, la limite de 3,3 V et le débogage, et chaque séance ESP32 suivante repose sur cette base. Nous détaillons toutes les sections de la page d'un projet dans le guide de la page projet. Si tu veux réaliser toi-même les deux projets une fois avant le cours, ouvre Clignotement de la LED interne de l'ESP32 dans l'application BlueGrays ; schéma, code, blocs et Comprendre le code sont prêts, et ta répétition ne dépassera pas dix minutes.