Développement de Solutions IoT avec MicroPython et ESP8266/ESP32

Plan de Formation :

Durée Totale : 8 semaines (40 heures)

• Sessions hebdomadaires : 2 sessions de 2 heures chacune

• Labs & Hands-on : 4 heures par semaine

Semaine 1 : Introduction à l'IoT et aux Microcontrôleurs ESP8266/ESP32

Session 1 : Concepts de base de l'IoT

• Objectifs pédagogiques :

  • Comprendre les concepts fondamentaux de l'Internet des Objets (IoT)

  • Explorer les applications et l'impact de l'IoT dans divers secteurs

• Contenu :

  • Définition de l'IoT et composants essentiels

  • Cas d'utilisation de l'IoT : Domotique, santé, industrie, agriculture

  • Introduction aux microcontrôleurs ESP8266/ESP32

• Hands-on :

  • Installation de l'environnement de développement MicroPython

  • Configuration initiale d'un ESP8266/ESP32 avec MicroPython

Session 2 : Introduction à MicroPython

• Objectifs pédagogiques :

  • Apprendre les bases de la programmation avec MicroPython

  • Mettre en place un environnement de développement pour ESP8266/ESP32

• Contenu :

  • Présentation de MicroPython : Avantages, caractéristiques, et cas d'utilisation

  • Installation de l'IDE Thonny et configuration pour MicroPython

  • Flashage d'un ESP8266/ESP32 avec MicroPython

• Hands-on :

  • Écrire et exécuter un script simple en MicroPython pour allumer une LED

  • Utiliser REPL (Read-Eval-Print Loop) pour interagir avec le microcontrôleur

Semaine 2 : Programmation de Base avec MicroPython

Session 1 : Programmation Python pour l'IoT

• Objectifs pédagogiques :

  • Maîtriser les bases de la programmation Python en lien avec l'IoT

  • Comprendre les concepts de base de l'électronique pour les microcontrôleurs

• Contenu :

  • Variables, boucles, conditions en MicroPython

  • Lecture et manipulation de GPIO (General Purpose Input/Output)

  • Concepts de base des capteurs et actionneurs

• Hands-on :

  • Écrire des programmes pour lire et contrôler des GPIO

  • Connecter et contrôler un capteur de température avec l'ESP8266/ESP32

Session 2 : Communication et Protocoles de Base

• Objectifs pédagogiques :

  • Comprendre et implémenter des protocoles de communication de base

  • Envoyer et recevoir des données avec l'ESP8266/ESP32

• Contenu :

  • Introduction à I2C, SPI et UART pour la communication avec les capteurs

  • Utilisation des bibliothèques MicroPython pour les protocoles I2C et SPI

  • Développement d'un projet de lecture de données d'un capteur via I2C

• Hands-on :

  • Interface avec un capteur I2C (par ex. un capteur d'humidité)

  • Lecture et affichage des données sur le terminal

Semaine 3 : Connectivité Réseau et IoT

Session 1 : Connexion Wi-Fi et Communication avec le Cloud

• Objectifs pédagogiques :

  • Configurer une connexion Wi-Fi sur ESP8266/ESP32

  • Communiquer avec un serveur web ou une plateforme cloud

• Contenu :

  • Connexion Wi-Fi avec l'ESP8266/ESP32 : Configuration et dépannage

  • Envoi de données à un serveur via HTTP

  • Introduction aux plateformes cloud IoT (Adafruit IO, ThingSpeak)

• Hands-on :

  • Configurer l'ESP8266/ESP32 pour envoyer des données de capteur à ThingSpeak

  • Création d'un simple serveur web local sur ESP8266/ESP32

Session 2 : Protocole MQTT pour l'IoT

• Objectifs pédagogiques :

  • Comprendre et implémenter le protocole MQTT pour la communication IoT

  • Échanger des données entre plusieurs dispositifs IoT

• Contenu :

  • Présentation de MQTT : Architecture, Brokers, Clients

  • Installation et configuration de Mosquitto (serveur MQTT) sur un PC

  • Développement d'un client MQTT sur ESP8266/ESP32 pour publier et s'abonner à des topics

• Hands-on :

  • Mise en place d'un réseau simple avec un broker MQTT et plusieurs clients ESP8266/ESP32

  • Démonstration de la communication entre deux ESP8266/ESP32 via MQTT

Semaine 4 : Capteurs et Actionneurs

Session 1 : Intégration de Capteurs

• Objectifs pédagogiques :

  • Apprendre à interfacer différents types de capteurs avec l'ESP8266/ESP32

  • Traiter et interpréter les données des capteurs

• Contenu :

  • Capteurs de température, humidité, lumière, et mouvement

  • Lecture des valeurs des capteurs avec MicroPython

  • Optimisation des lectures de capteurs pour l'économie d'énergie

• Hands-on :

  • Connecter et lire des données à partir d'un capteur de température et d'humidité DHT11/DHT22

  • Envoi des données à une plateforme cloud pour visualisation

Session 2 : Contrôle des Actionneurs

• Objectifs pédagogiques :

  • Apprendre à contrôler différents actionneurs avec MicroPython

  • Intégrer des capteurs et actionneurs pour développer des solutions IoT complètes

• Contenu :

  • Types d'actionneurs : Relais, Servos, Moteurs

  • PWM (Pulse Width Modulation) pour le contrôle des servos et moteurs

  • Développement d'un système simple de contrôle basé sur des capteurs

• Hands-on :

  • Contrôle d'un servo moteur via un signal PWM

  • Développement d'un système de domotique simple : allumer une lampe via un relais en réponse à un capteur de mouvement

Semaine 5 : Développement de Projets IoT

Session 1 : Conception d'un Projet IoT

• Objectifs pédagogiques :

  • Concevoir un projet IoT en fonction de besoins spécifiques

  • Planifier et structurer le développement du projet

• Contenu :

  • Identification des besoins et choix des composants (capteurs, actionneurs)

  • Planification du projet : Schémas, diagrammes de flux

  • Stratégies pour la gestion de l'énergie dans les projets IoT

• Hands-on :

  • Conception d'un projet IoT : Spécification des besoins et choix des composants

  • Dessin du schéma de câblage et rédaction du pseudocode

Session 2 : Développement du Prototype

• Objectifs pédagogiques :

  • Implémenter un prototype fonctionnel du projet IoT

  • Tester et itérer sur la base des résultats obtenus

• Contenu :

  • Développement itératif : Prototypage, tests et améliorations

  • Gestion des erreurs et du débogage sur ESP8266/ESP32

  • Documentation du projet pour la présentation finale

• Hands-on :

  • Développement et test du prototype IoT

  • Débogage des problèmes de communication et de capteurs

Semaine 6 : Optimisation et Déploiement

Session 1 : Optimisation du Code et Gestion de l'Énergie

• Objectifs pédagogiques :

  • Optimiser le code MicroPython pour une meilleure performance

  • Implémenter des techniques d'économie d'énergie pour les projets IoT

• Contenu :

  • Optimisation des boucles et des temps de réponse

  • Techniques d'économie d'énergie : Mode veille, Deep Sleep

  • Réduction de la consommation en transmission de données

• Hands-on :

  • Optimisation d'un projet IoT existant pour réduire la consommation d'énergie

  • Mise en œuvre du mode Deep Sleep sur ESP8266/ESP32

Session 2 : Déploiement et Mise en Production

• Objectifs pédagogiques :

  • Préparer le projet IoT pour un déploiement sur le terrain

  • Tester la robustesse et la fiabilité du système

• Contenu :

  • Tests de robustesse : Conditions réelles, bruit électromagnétique

  • Boîtiers et protection des composants IoT pour une utilisation en extérieur

  • Planification de la maintenance et mises à jour OTA (Over-The-Air)

• Hands-on :

  • Préparation d'un projet pour le déploiement : Enclosure et test en conditions réelles

  • Déploiement de mise à jour OTA sur ESP8266/ESP32

Semaine 7 : Projet Final

Session 1 : Implémentation du Projet Final

• Objectifs pédagogiques :

  • Appliquer les compétences acquises à un projet IoT complet

  • Gérer les défis rencontrés lors

de l'implémentation finale

• Contenu :

  • Implémentation du projet final basé sur les concepts appris

  • Tests finaux et optimisation du projet

  • Documentation technique et préparation de la présentation

• Hands-on :

  • Développement final du projet IoT

  • Résolution des derniers problèmes et optimisation finale

Session 2 : Préparation de la Présentation

• Objectifs pédagogiques :

  • Préparer la présentation du projet final

  • Obtenir des retours et ajuster le projet en conséquence

• Contenu :

  • Structure d'une bonne présentation technique

  • Importance de la démonstration pratique

  • Préparation des supports visuels et de la documentation

• Hands-on :

  • Revue finale du projet

  • Préparation de la présentation orale et de la démonstration

Semaine 8 : Présentation et Clôture

Session 1 : Présentation du Projet Final

• Objectifs pédagogiques :

  • Présenter les résultats du projet final à un public

  • Défendre les choix techniques et les solutions apportées

• Contenu :

  • Présentation des projets devant les formateurs et les pairs

  • Démonstration pratique du projet IoT

  • Session de questions et réponses

• Hands-on :

  • Présentation du projet final

  • Réception des feedbacks et discussion sur les améliorations possibles

Session 2 : Clôture de la Formation

• Objectifs pédagogiques :

  • Réviser les concepts clés de la formation et discuter des futures opportunités

  • Consolider les connaissances et préparer un plan de développement personnel

• Contenu :

  • Révision des concepts et compétences acquises

  • Discussion sur les prochaines étapes : Projets personnels, certifications

  • Conclusion et remise des certificats de participation

• Hands-on :

  • Q&A final et récapitulatif

  • Discussions libres sur les projets futurs et les applications de l'IoT

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Méthodologie Pédagogique

• Approche pratique : Accent sur les ateliers et les projets pour une compréhension pratique.

• Progression pédagogique : Démarrage avec des bases solides pour évoluer vers des projets complexes.

• Support continu : Assistance régulière, retours, et discussions pour maximiser l'apprentissage.

• Travail collaboratif : Encouragement du travail en groupe pour les labs et projets.

Ce plan de formation permettra aux participants de développer des solutions IoT complètes en utilisant MicroPython sur les plateformes ESP8266/ESP32, avec une solide expérience pratique pour concevoir, développer, optimiser et déployer des systèmes IoT fonctionnels.