Arduino Due A000062 — Carte ARM Cortex-M3 32 bits

L'Arduino Due est la première carte Arduino construite autour d'un processeur ARM Cortex-M3 32 bits. Cadencée à 84 MHz grâce au microcontrôleur Atmel SAM3X8E, elle offre une puissance de calcul cinq fois supérieure à celle de l'Arduino Uno et embarque des fonctions inédites dans l'écosystème Arduino : deux convertisseurs numériques-analogiques (DAC), deux bus CAN et un port USB OTG natif. Au format identique à l'Arduino Mega 2560, la carte conserve la compatibilité avec les shields 3.3 V conformes au brochage Arduino 1.0.

Spécifications visuelles de l'Arduino Due A000062

Pourquoi choisir l'Arduino Due ?

L'Arduino Due s'adresse aux développeurs qui ont besoin de davantage de puissance sans quitter l'univers Arduino. Son processeur 32 bits gère sans broncher les algorithmes complexes, le traitement de signal en temps réel ou les boucles de régulation rapides que les cartes 8 bits peinent à exécuter.

Concrètement, ça veut dire quoi ? Prenez un projet de CNC ou d'imprimante 3D : l'interpolation de trajectoires demande du calcul flottant rapide. L'Arduino Due fait tourner ces routines environ 7,5 fois plus vite qu'un Arduino Mega, à code identique. Pour la synthèse audio, ses deux DAC 12 bits produisent de véritables signaux analogiques — pas du PWM filtré. Et avec deux bus CAN intégrés, on branche directement la carte sur un réseau automobile ou industriel sans shield supplémentaire.

Le revers de la médaille ? La carte fonctionne exclusivement en 3.3 V. Brancher un capteur 5 V directement sur une broche d'E/S, et c'est la panne assurée. Il faudra prévoir des adaptateurs de niveau logique pour les modules qui n'existent qu'en 5 V. Malgré cette contrainte, la Due reste un choix solide pour tout projet Arduino de grande envergure.

Spécifications techniques de l'Arduino Due

L'Arduino Due est équipée du microcontrôleur Atmel SAM3X8E (architecture ARM Cortex-M3 32 bits) cadencé à 84 MHz. La mémoire embarquée comprend 512 Ko de Flash (répartis en deux blocs de 256 Ko) et 96 Ko de SRAM (un banc de 64 Ko et un banc de 32 Ko contigus). La carte ne dispose pas d'EEPROM intégrée ; l'émulation par Flash est toutefois possible via une bibliothèque logicielle.

Côté entrées-sorties, la carte offre 54 broches numériques (dont 12 utilisables en sortie PWM) et 12 entrées analogiques avec un ADC configurable jusqu'à 12 bits de résolution. Deux sorties DAC 12 bits (DAC0 et DAC1) permettent de générer de véritables signaux analogiques. La communication s'appuie sur 4 ports UART matériels, 2 interfaces TWI (I²C), un bus SPI, un connecteur JTAG et surtout 2 bus CAN (Controller Area Network) natifs.

La tension de fonctionnement est de 3.3 V — attention, toutes les broches d'E/S sont limitées à 3.3 V maximum. L'alimentation se fait via l'un des deux ports micro-USB ou par un jack barrel (tension recommandée : 7 à 12 V, limites : 6 à 20 V). Le courant total cumulé sur les E/S ne doit pas dépasser 130 mA, tandis que les broches 3.3 V et 5 V délivrent jusqu'à 800 mA chacune. La carte mesure 101,52 × 53,3 mm et pèse environ 36 g.
 

Six applications courantes de l'Arduino Due

Ce qui change par rapport à l'Arduino Mega 2560 et l'Arduino Uno

La différence la plus marquante entre l'Arduino Due et l'Arduino Mega 2560 tient au processeur. Le Mega s'appuie sur un ATmega2560 8 bits cadencé à 16 MHz, avec 256 Ko de Flash, 8 Ko de SRAM et 4 Ko d'EEPROM. La Due passe à un ARM Cortex-M3 32 bits à 84 MHz, double la Flash (512 Ko) et multiplie la SRAM par 12 (96 Ko). En contrepartie, elle perd l'EEPROM physique et bascule en 3.3 V au lieu de 5 V. La Due ajoute aussi les deux DAC, les deux bus CAN et le support USB OTG natif — trois fonctions absentes sur le Mega. Le format physique reste quasi identique : même empattement de connecteurs, mêmes trous de fixation.

Face à l'Arduino Uno R3 (ATmega328P, 16 MHz, 32 Ko de Flash, 2 Ko de SRAM, 14 E/S), le fossé est encore plus large. La Due offre près de quatre fois plus de broches numériques, un processeur plus de cinq fois plus rapide et une capacité mémoire sans commune mesure. L'Uno reste toutefois imbattable pour les projets simples grâce à son fonctionnement en 5 V et sa compatibilité quasi universelle avec les shields et capteurs du marché.

Pour les projets qui demandent à la fois de la connectivité sans fil et de la puissance, l'Arduino GIGA R1 WiFi constitue une alternative plus récente avec un double cœur Cortex-M7/M4, le WiFi et le Bluetooth intégrés. Mais son prix est sensiblement plus élevé que celui de la Due.

Prise en main et utilisation de l'Arduino Due

La programmation s'effectue via l'Arduino IDE (version 1.6.2 ou ultérieure) après installation du core SAM via le Gestionnaire de cartes. On sélectionne ensuite « Arduino Due (Programming Port) » dans le menu Outils > Carte.

La carte possède deux ports micro-USB. Le Programming Port (celui le plus proche du jack d'alimentation) utilise l'ATmega16U2 comme convertisseur USB-série et gère l'effacement matériel (hard erase) de la Flash : c'est le port recommandé pour téléverser vos sketches. Le Native USB Port (près du bouton Reset) est connecté directement au SAM3X8E et permet le mode USB hôte ou l'émulation de périphériques HID — mais l'effacement y est logiciel (soft erase) et moins fiable en cas de plantage du MCU.

Point crucial : toute connexion de capteur ou d'actionneur doit respecter la limite de 3.3 V. Pour les modules 5 V, un adaptateur de niveau logique bidirectionnel est indispensable. L'alimentation externe recommandée se situe entre 7 et 12 V via le jack barrel 2.1 mm.

Comparaison des caractéristiques entre Arduino Due, Mega 2560 et Uno R3

Pour quels projets utiliser l'Arduino Due ?

Robotique avancée et contrôle moteur

La puissance de calcul du Cortex-M3 à 84 MHz permet d'exécuter des algorithmes PID multi-axes, de la cinématique inverse ou du SLAM simplifié en temps réel. Les 54 E/S numériques offrent assez de broches pour piloter plusieurs moteurs, capteurs à ultrasons et encodeurs sans recourir à des registres à décalage.

Impression 3D et machines CNC

Le firmware Marlin tourne sur la Due via RepRap. L'horloge à 84 MHz accélère l'interpolation de trajectoires et le calcul des pas moteur, ce qui se traduit par des mouvements plus fluides et une meilleure précision d'usinage qu'avec un Mega 2560 à 16 MHz.

Synthèse audio et génération de signaux

Les deux DAC 12 bits produisent de vrais signaux analogiques — sinusoïdes, créneaux, formes d'onde arbitraires — sans passer par du PWM filtré. La bibliothèque Audio d'Arduino exploite directement ces DAC pour la lecture de fichiers WAV depuis une carte SD.

Systèmes embarqués avec bus CAN

Les deux interfaces CAN natives connectent directement la carte à un réseau CAN automobile ou industriel. Pas besoin de shield CAN externe : un simple transceiver CAN (comme le MCP2551) suffit pour lire les trames OBD-II d'un véhicule ou communiquer avec des automates industriels.

Acquisition de données haute résolution

Avec 12 entrées analogiques configurables en 12 bits et un processeur rapide, la Due est taillée pour les systèmes de mesure multi-capteurs en environnement industriel ou scientifique. La combinaison DMA + ADC rapide autorise des taux d'échantillonnage élevés sans bloquer le processeur principal.

Périphériques USB et interfaces homme-machine

Grâce à la fonction USB OTG, la Due peut agir comme hôte USB et piloter directement un clavier, une souris, un gamepad ou même un téléphone. Elle peut aussi émuler un périphérique HID — pratique pour créer un contrôleur MIDI personnalisé ou un joystick USB sur mesure.

Shields et accessoires compatibles avec l'Arduino Due

La carte partage le même facteur de forme que l'Arduino Mega 2560, ce qui la rend compatible avec un grand nombre de shields existants — à condition qu'ils fonctionnent en 3.3 V. Les shields conformes au standard Arduino R3 1.0 s'enfichent directement. Parmi les accessoires utiles, on retrouve les modules d'affichage TFT tactiles au format Mega, les modules de prototypage enfichables, les transceiver CAN (pour exploiter les bus CAN natifs) et les cartes d'extension mémoire microSD. Pensez à vérifier la tension de fonctionnement de chaque shield avant de le connecter : tout module 5 V nécessitera un adaptateur de niveau logique sous peine d'endommager les broches de la carte.

Écosystème et périphériques compatibles avec l'Arduino Due

Tutoriels et ressources pour démarrer avec l'Arduino Due

Prise en main de l'Arduino Due (Getting Started)

Le guide officiel Arduino couvre l'installation du core SAM dans l'IDE, le choix du port de programmation (Programming Port vs Native USB Port), le téléversement du premier sketch Blink et la configuration sous Windows, macOS et Linux.

Voir le tutoriel complet sur arduino.cc

Générateur de formes d'onde avec les DAC

Ce tutoriel officiel montre comment exploiter les deux sorties DAC de la Due pour générer des signaux sinusoïdaux, triangulaires ou en dents de scie. Un excellent point de départ pour les projets de synthèse audio ou de test de circuits analogiques.

Voir le tutoriel complet sur docs.arduino.cc

Contrôle de moteur DC avec le Motor Shield

Arduino propose un tutoriel dédié à l'utilisation du Motor Shield officiel avec la Due. Il explique le câblage, la configuration du code et les précautions liées au fonctionnement 3.3 V de la carte.

Voir le tutoriel complet sur docs.arduino.cc

Utilisation avancée du bus SPI

La bibliothèque SPI étendue de la Due offre des fonctionnalités supplémentaires par rapport aux cartes AVR, notamment la sélection automatique du chip-select et la configuration par transaction. Ce tutoriel détaille ces spécificités propres à l'architecture SAM3X.

Voir le tutoriel complet sur docs.arduino.cc

Utilisation de la Due comme hôte USB (Mouse Controller)

Grâce au port Native USB et à la capacité OTG du SAM3X8E, la Due peut piloter une souris USB connectée. Ce tutoriel montre comment lire les événements de clic et de déplacement depuis le port série.

Voir le tutoriel complet sur docs.arduino.cc

Résumé des caractéristiques techniques

• Microcontrôleur : Atmel SAM3X8E — ARM Cortex-M3 32 bits, 84 MHz
• Mémoire Flash : 512 Ko (2 × 256 Ko)
• SRAM : 96 Ko (64 Ko + 32 Ko contigus)
• EEPROM : Aucune (émulation logicielle possible via Flash)
• Tension de fonctionnement : 3.3 V
• Alimentation recommandée : 7-12 V via jack barrel 2.1 mm ou micro-USB
• Plage d'alimentation : 6-20 V
• E/S numériques : 54 (dont 12 PWM)
• Entrées analogiques : 12 (ADC configurable jusqu'à 12 bits)
• Sorties analogiques (DAC) : 2 (résolution 12 bits)
• Interfaces série : 4 UART matériels
• Interfaces I²C (TWI) : 2
• Interface SPI : 1 (header dédié)
• Bus CAN : 2 (Controller Area Network)
• Connecteur JTAG : Oui
• Ports USB : 2 micro-USB (Programming Port + Native USB OTG)
• Courant max total E/S : 130 mA
• Courant max broche 3.3 V : 800 mA
• Courant max broche 5 V : 800 mA
• Dimensions : 101,52 × 53,3 mm
• Poids : 36 g
• Référence fabricant : A000062

Questions fréquentes sur l'Arduino Due

L'Arduino Due est-elle compatible avec les shields Arduino classiques ?

La Due adopte le même brochage et le même facteur de forme que l'Arduino Mega 2560. Elle est compatible avec tous les shields conformes au standard Arduino R3 1.0 fonctionnant en 3.3 V. En revanche, les shields conçus pour une alimentation 5 V risquent d'endommager la carte si aucun adaptateur de niveau logique n'est intercalé.

Peut-on alimenter la carte Arduino Due avec une batterie ?

Oui. On peut raccorder une batterie (par exemple 9 V) aux broches GND et VIN du connecteur d'alimentation, ou utiliser le jack barrel 2.1 mm. La tension recommandée se situe entre 7 et 12 V. En dessous de 7 V, la régulation interne peut devenir instable ; au-delà de 12 V, le régulateur risque de surchauffer.

Pourquoi la Due fonctionne-t-elle en 3.3 V et pas en 5 V ?

Le microcontrôleur SAM3X8E est un processeur ARM Cortex-M3 dont l'alimentation native est 3.3 V. Appliquer 5 V sur une broche d'E/S dépasse la tension maximale tolérée et endommage définitivement le circuit. C'est le prix à payer pour accéder à un processeur 32 bits rapide dans l'écosystème Arduino.

Quel port USB utiliser pour programmer la carte ?

Le Programming Port (le plus proche du jack d'alimentation) est recommandé. Il utilise un ATmega16U2 qui gère l'effacement matériel de la Flash via les broches Reset et Erase du SAM3X. Le Native USB Port fonctionne aussi mais effectue un effacement logiciel, moins fiable en cas de plantage du microcontrôleur principal.

L'Arduino Due dispose-t-elle d'une EEPROM ?

Non. Contrairement aux cartes AVR (Uno, Mega), la Due ne possède pas d'EEPROM physique. Le stockage de données non volatiles passe par l'émulation en Flash, avec une bibliothèque dédiée. Attention : le nombre de cycles d'écriture en Flash est limité, ce qui impose de ne pas y écrire en boucle continue.

Comment utiliser les bus CAN de la Due ?

Le SAM3X8E intègre deux contrôleurs CAN natifs (CAN0 et CAN1). Il suffit d'ajouter un transceiver CAN externe (par exemple un MCP2551 ou un SN65HVD230) entre les broches CAN du SAM3X et le bus physique. Plusieurs bibliothèques Arduino open source gèrent la configuration des filtres, des masques et du débit CAN.

La carte est-elle adaptée à l'impression 3D ?

Tout à fait. Le firmware Marlin supporte la Due via la plateforme RepRap. L'horloge à 84 MHz et la mémoire généreuse (512 Ko de Flash, 96 Ko de SRAM) permettent une interpolation de trajectoires plus rapide et plus précise qu'avec une carte Mega 2560. Plusieurs contrôleurs d'imprimantes 3D open source exploitent la Due comme carte mère.

Quelle est la résolution réelle de l'ADC de la Due ?

L'ADC du SAM3X8E offre une résolution matérielle de 12 bits (4096 niveaux). Par défaut, l'IDE Arduino lit en 10 bits pour maintenir la compatibilité avec les sketches existants. Il faut appeler la fonction analogReadResolution(12) dans le setup pour exploiter la pleine résolution. En pratique, le bruit et la non-linéarité réduisent la résolution effective à environ 10-11 bits utiles sans calibration.

Notre avis chez Lextronic

L'Arduino Due reste, même plusieurs années après sa sortie, la carte Arduino la plus puissante de la gamme classique. Son processeur ARM Cortex-M3 à 84 MHz écrase les cartes 8 bits en termes de vitesse de calcul, et ses fonctions exclusives — 2 DAC 12 bits, 2 bus CAN, USB OTG natif — ouvrent des possibilités inaccessibles aux Uno ou Mega. Pour la robotique avancée, l'impression 3D, la synthèse audio ou le monitoring industriel via CAN bus, elle fait le job sans sourciller.

Le point d'attention principal concerne la tension de fonctionnement de 3.3 V. La majorité des capteurs et modules du marché maker existent en version 3.3 V, mais certains composants plus anciens ne sont disponibles qu'en 5 V et nécessitent un convertisseur de niveau. L'absence d'EEPROM intégrée peut aussi gêner dans certains scénarios de stockage de paramètres. Pour les projets qui requièrent de la puissance brute et un large éventail d'E/S dans l'écosystème Arduino, la Due reste un choix pas mal du tout — et franchement difficile à battre à ce niveau de prix.

Notre analyse des forces et faiblesses de l'Arduino Due

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