Le dernier blog

WeIO, la plate-forme de l’Internet des objets

(une fois n’est pas coutume, le post qui suit est très « techno », puisqu’il traite d’un composant électronique)

Quatre jours après son lancement sur la plate-forme Indiegogo, la levée de fonds pour la WeIO a largement dépassé son objectif. Un succès qui montre bien que cette carte de prototypage dédiée à l’Internet des objets (web of things) répond à des besoins que ne couvrent pas ses concurrents, à savoir Arduino, Wiring, Raspberry Pi ou encore Microchip PIC. Deux des membres de l’équipe qui produit WeIO, Uroš Petrevski et Jean-Louis Fréchin, m’avaient touché un mot de ce projet, à l’époque secret, il y a presque trois ans¹ et je me souviens de la définition qu’ils m’avaient donné en substance : une carte qui embarquerait en série tous les éléments utiles pour pouvoir travailler vite et bien, dotée d’une vraie puissance de calcul, mais conservant ou dépassant la grande simplicité de fonctionnement d’Arduino. Le pari est réussi, mais pour le démontrer, il faut que j’explique rapidement quelques points.

Qu’est-ce que le prototypage électronique ?

La carte Arduino, dont le succès a fait naître toute une industrie et est un des modèles de WeIO, sert essentiellement à mettre traiter des informations venant de capteurs et à en envoyer d’autres à des actionneurs. Entre les capteurs et les actionneurs se trouve un cerveau rudimentaire programmable.
Par exemple, je peux créer un programme qui dit : si la broche 0, sur laquelle j’ai branché un capteur de température, m’indique qu’il fait moins de dix degrés, alors j’allume une lampe bleue connectée à la broche 13, si il fait entre dix et vingt-cinq degrés, j’allume une lampe rouge connectée à la broche 12, et s’il fait encore plus chaud, j’actionne le ventilateur qui est connecté à la broche 11.

Sur le stand WeIO lors de la première édition de Maker Faire Paris. La lampe-colonne de gauche est pilotée depuis un smartphone…

Plutôt simple, non ?² La programmation permet de compliquer les choses, de multiplier les conditions, de temporiser, de répéter des actions. Le programme est conservé dans la mémoire de la machine et s’exécute sans s’arrêter dès que celle-ci est mise sous tension. Entre autres défauts, la carte Arduino de bas (Arduino Uno) n’est pas vraiment surdouée pour la communication. Si l’on veut qu’elle envoie ou reçoive des informations en réseau, il faudra lui ajouter un module (shield) dédié à cet usage, et souffrir un peu pour le programmer.
Si on parle de « prototypage » à propos d’Arduino, c’est parce que cette carte n’est pas destinée à des productions en série : cela reviendrait bien trop cher. Ainsi on crée des prototypes ou des objets uniques avec Arduino, mais si l’on veut passer à une échelle industrielle, on fait réaliser des circuits électroniques spécialisés.
Grand concurrent d’Arduino, la Raspberry Pi dispose de quelques connecteurs pour recevoir et envoyer des informations, mais aussi d’un « cerveau » bien moins rudimentaire. C’est, en fait, un ordinateur complet, sur lequel il faut installer un système d’exploitation comme Windows ou Linux. Je connais plus d’un acquéreur de carte Raspberry Pi qui a déchanté en découvrant qu’il fallait y adjoindre une carte-mémoire, un clavier, une souris et un écran pour pouvoir y installer le système et espérer ensuite rédiger des programmes pour l’utiliser. Le fait que cette carte soit un véritable ordinateur lui donne des capacités intéressantes, mais implique aussi une certaine lourdeur : démarrage, mots de passe, mises à jour, plantages…

Les particularités de WeIO

Pour comprendre les qualités de la WeIO, il faut la comparer avec ses concurrents. Le premier point marquant de la carte WeIO, c’est le fait qu’elle soit équipée d’une connexion Wi-fi. Un tel module fait automatiquement monter le prix de la carte (c’est pourquoi Arduino et Raspberry n’en sont pas équipés), mais le calcul est clair : l’Internet des objets ne peut se passer d’une connexion Wi-fi, alors autant que celle-ci fasse partie de la carte (ou même du processeur, dans ce cas), et soit gérée facilement et automatiquement par cette dernière.

Dès que la WeIO est sous tension, elle devient un petit serveur web auquel on se connecte en Wi-fi et qui permet d’obtenir en permanence l’état de la carte et d’y éditer des programmes.

Le second point marquant, qui est lié au premier, c’est que toute carte WeIO est un petit serveur, exactement comme n’importe quel serveur sur Internet, capable de diffuser des pages web lisibles depuis un navigateur quelconque et grâce auxquelles on peut le piloter. Puisque la carte WeIO est équipée d’un processeur d’une certaine puissance (Atheros AR9331, cadencé à 400 Mhz), elle a besoin d’un système d’exploitation, mais il ne s’agit pas ici d’un système complet trop gourmand en ressources (quoique reposant sur OpenWRT Linux, ce qui a l’avantage d’ouvrir la plate-forme à d’innombrables pilotes de périphériques), et il n’y a pas besoin de l’installer, de le configurer ou d’avoir la moindre idée de son fonctionnement : il est sur la carte et ses éventuelles mises-à-jour se font sans notre intervention.
Ce genre de configuration robuste, avec processeur équipé pour le Wifi, système minimal et configuration accessible par navigateur web est le modèle employé par des appareils tels que les routeurs Internet, dont on attend qu’ils soient à la fois puissants, économes en ressources, et surtout, infailliblement robustes.
La puissance de WeIO lui permet, contrairement à Arduino, de faire tourner des programmes multi-tâches, et même plusieurs programmes simultanément. On dépasse là une limitation handicapante d’Arduino. Et le processeur et son co-processeur œuvrent en « temps réel », c’est à dire avec une très grande précision temporelle.
À part ça, la carte embarque huit ports analogiques, qui permettent de recevoir des informations adressées par des capteurs, et six ports « PWM » (digitaux mais capables d’émuler un fonctionnement analogique) destinés à commander des actionneurs (moteurs, leds, etc.). Si cela ne suffit pas, on pourra toujours associer à la WeIO une carte Arduino, qui sera accessible grâce au port USB standard, lequel peut aussi servir à commander un périphérique tel qu’une webcam. Un second port USB (micro) permet d’alimenter la WeIO et de communiquer avec elle via le port série. On peut étendre la mémoire de masse de la WeIO en y ajoutant une carte mcro-SD. Une interface Ethernet est aussi prévue, il suffit d’y souder un connecteur, mais cette possibilité n’est pas spécialement favorisée, car d’une part, la présence du Wi-fi la rend inutile, et d’autre part, la présence d’un tel connecteur augmente sensiblement l’épaisseur de la carte. Enfin, la WeIO dispose en série d’un capteur de température, soudé à la carte.

Le pilotage de la WeIO

Une grande particularité de cette carte, c’est qu’elle se programme dans deux langages familiers : le puissant langage Python, orienté objet, souple, lisible, utilisé autant en pédagogie que pour des applications industrielles de pointe ; le langage HTML5 (c’est à dire essentiellement Javascript), qui est devenu le standard commun aux sites web et aux applications pour tablettes et smartphones (Apple autant qu’Android). Une fonctionnalité singulière est le fait que l’on puisse accéder directement à tous les ports de la carte WeIO depuis une interface web : l’ordinateur avec lequel vous contactez votre carte WeIO vous la montre et vous permet d’y « lire » ou « écrire » des valeurs. On est loin de la procédure laborieuse (rédaction, compilation, téléchargement) qui s’effectue plus ou moins en aveugle sur Arduino.

Comme avec les autres systèmes de ce genre, les possibilités sont, selon la formule habituelle, sans limites. Elles le sont d’autant plus que ce matériel n’est pas soumis à un brevet paralysant : on peut réemployer les composants qui équipent la WeIO pour créer des circuits produits à échelle industrielle.

Les connecteurs d’entrées/sorties ne sont pas orientés au dessus de la carte, mais sur ses côtés. Cette disposition permet à la WeIO d’être particulièrement plate. Même si cette considération peut sembler futile, je trouve une bonne physionomie à la WeIO, un joli dessin.

On peut en pré-commander les premiers modèles pour quatre-vingt six dollars (soixante-six euros, au cours d’aujourd’hui), auxquels il faut ajouter neuf dollars de port.

1. Pour l’anecdote, ma fille cadette faisait son stage de troisième chez NoDesign (une des deux sociétés qui soutiennent WeIO, l’autre étant 8devices), ce qui me permet de dater la chose assez précisément. Outre Uroš (design et création) et Jean-Louis (design et stratégie), l’équipe est composée de Draško Drašković (création et ingénierie) et Saša Klopanović (relations de presse et marketing). J’imagine que l’on peut dire que WeIO est un projet international, ou en tout cas européen, puisque vilnuso-belgrado-parisien. À noter : Arduino est un projet né en Italie, et Raspberry Pi, au Royaume-uni, ce qui ne les a pas empêchés de connaître un succès planétaire. [↩]
2. Je rappelle à toutes fins utiles que Jean-Michel Géridan, Bruno Affagard et moi-même avons publié récemment un livre entier d’initiation à Arduino : Projets créatifs avec Arduino. De nombreux passages de ce livre s’appliquent à d’autres plate-formes qu’Arduino. [↩]