5  Manette USB

Vous devez programmer l’ATMega32u4 de la manette pour gérer le bus USB et implanter un périphérique USB. Vous utiliserez avr-gcc comme compilateur C. Le téléchargement du programme sur le microcontrôleur se fera en utilisant l’utilitaire dfu-programmer capable de programmer l’ATMega32u4 via le bus USB. Vous n’aurez pas à programmer directement les registres de l’ATMega32u4 pour gérer l’USB, vous utiliserez une bibliothèque nommée LUFA.

Sur le principe vous devez implanter un périphérique USB HID (périphérique d’interface homme-machine, Human Interface Device en patoi). Plus précisement vous devez implanter un périphérique USB HID joystick. Un tel périphérique comporte une interface de classe HID avec au minimum un point d’accès entrant (IN). Il vous est demandé d’utiliser deux boutons pour simuler un axe du Joystick et un autre bouton dans son rôle normal de bouton.

Vous ajouterez à ce périphérique USB une interface supplémentaire pour gérer les LED. L’interface supplémentaire doit présenter un point d’accès de type interruption en écriture (endpoint OUT). Les données envoyéies sur ce point d’accès doivent avoir une taille d’un octet. Organisez les bits correspondant aux LED comme vous l’entendez.

5.1  Programmation initiale de la carte

Si vous avez un microcontrôleur sans chargeur DFU/USB vous allez devoir l’installer. Pour cela utilisez un programmateur AVR sous la forme d’un Arduino Uno avec quelques câbles et programmé avec le programme ArduinoISP.

Commencez par modifier les fuses du microcontrôleur pour lui demander d’utiliser une horloge externe (à partir de 8Mhz) et permettre d’appeler le chargeur avec le bouton HWB :

avrdude -c stk500v1 -p atmega32u4 -P /dev/ttyACM0 -b 19200 -U lfuse:w:0xFF:m -U efuse:w:0xF7:m

Ensuite il faut télécharger le chargeur DFU/USB à partir du site Microchip https://www.microchip.com/en-us/product/atmega32u4 (cherchez "Embedded Software"). Une fois le fichier ATMega32U4-usbdevice_dfu-1_0_0.hex sous la main, flashez le sur le microcontrôleur :

avrdude -c stk500v1 -p atmega32u4 -P /dev/ttyACM0 -b 19200 -U flash:w:ATMega32U4-usbdevice_dfu-1_0_0.hex

Enfin connectez votre carte en USB et vérifiez qu’elle est bien en mode DFU/USB avec la commande lsusb.

5.2  Téléversement du programme

Pour téléverser votre programme sur l’ATMega32u4, le paquetage Debian dfu-programmer est nécessaire. Installez le au besoin. La procédure à suivre pour charger votre programme sur l’ATMega32u4 est la suivante :

• appuyez sur le bouton de passage en mode chargeur (bouton HWB) puis sur le bouton de réinitialisation (RST), relachez d’abord le second puis le premier ;
• la carte doit être listée comme en mode DFU dans un lsusb, vous pouvez alors exécuter les commandes suivantes :

  dfu-programmer atmega32u4 erase
  dfu-programmer atmega32u4 flash Manette.hex
  dfu-programmer atmega32u4 reset
  

• vous pouvez aussi taper simplement make dfu ;
• débranchez et rebranchez votre carte, votre programme doit être actif sur l’ATMega32u4.

5.3  Prise en main

Commencez par un test basique de la manette : faites clignoter des LED. Testez aussi les boutons. Pour le programme de test, vous pouvez partir du programme que vous avez écrit dans le module "microprocesseur".

5.4  Code LUFA d’exemple

Sur le site http://www.fourwalledcubicle.com/LUFA.php, téléchargez la dernière version de la bibliothèque USB LUFA. Créez un répertoire PolytechLille au même niveau que les répertoires Demos et Projects. Dans ce répertoire, copiez la démonstration du sous-chemin Device/LowLevel/Joystick sous le nom, par exemple, Manette. Renommez aussi les fichiers dans le répertoire et modifiez le makefile. Au niveau du makefile indiquez atmega32u4 comme microcontrôleur, NONE comme platine, ajustez le chemin d’accès LUFA_PATH et passez à 8Mhz.

5.5  Adaptation du code à la manette

Modifiez le fichier makefile. Modifiez ensuite le fichier Manette.c, en particulier la fonction CALLBACK_HID_Device_CreateHIDReport pour créer des rapports HID en fonction des valeurs retournées par les boutons.

5.6  Gestion des actionneurs

En toute théorie, il serait possible d’intégrer la gestion des LED sous la classe USB HID. Le moins que l’on puisse dire c’est que cela complexifie considérablement le descripteur HID et encore il faut faire de l’ingéniérie inverse pour le constituer. Nous allons donc procéder autrement. Vous allez ajouter, à l’interface standard HID, une autre interface de classe spécifique au vendeur (USB_CSCP_VendorSpecificClass, pas de descripteur supplémentaire nécessaire) peuplée d’un point d’accès de type interruption en écriture (endpoint OUT). La communication sur ce point d’accès se fera sur un octet. Ce octet doit commander les LED de la carte.  
 
Pour la gestion des points d’accès interruption, vous pouvez vous aider de la démonstration Keyboard dans le répertoire Device/LowLevel. La déclaration des interfaces et des points d’accès est clairement montrée dans les fichiers Descriptors.c et Descriptors.h de cette démonstration. La gestion de points d’accès de type interruption est montrée dans l’autre source C de la démonstration, cherchez les fonctions Endpoint_ConfigureEndpoint, Endpoint_SelectEndpoint, etc.  
 
N’hésitez pas à consulter la documentation de la bibliothèque sur Internet.