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Crash Course sur ArduinoJson

Introduction

ArduinoJson est une librairie qui permet de créer, lire et manipuler des objets JSON directement sur une carte Arduino. Elle est très utile pour envoyer des données structurées vers un ordinateur, un tableau de bord ou un serveur.

Sur le Makeblock Ranger, on peut s’en servir pour transmettre les données de capteurs, l’état du robot et d’autres informations vers le port série.

Pourquoi utiliser le json

  • Format standard : facile à lire et à interpréter dans n’importe quel langage (Python, JavaScript, etc.)
  • Lecture humaine : plus clair que des chaînes séparées par des virgules
  • Compact : idéal pour des échanges réguliers de données
  • Simple à convertir en tableau ou objet côté PC

Installation

  1. Ouvre l’IDE Arduino
  2. Va dans Outils → Gérer les bibliothèques…
  3. Recherche ArduinoJson
  4. Installe la version 6.x (la plus récente de cette série)

Note

La version 6 de la librairie ArduinoJson est recommandée pour les microcontrôleurs 8-bits comme l’Arduino.

Structure de base

Un message JSON est une structure clé/valeur. Exemple simple :

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{
  "temperature": 24.5,
  "humidity": 61
}

Dans ArduinoJson :

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StaticJsonDocument<128> doc;
doc["temperature"] = 24.5;
doc["humidity"] = 61;
serializeJson(doc, Serial);
Serial.println();

Créer un message JSON

Les champs sont ajoutés directement dans le document :

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doc["ts"] = millis();       // Temps système
doc["etat"] = 2;            // État du robot
doc["gz"] = 0.05;           // Vitesse de rotation Z

Envoyer un message au port série

Une fois les données ajoutées :

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serializeJson(doc, Serial);
Serial.println();

Cela enverra un texte du genre :

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{"ts":15200,"etat":2,"gz":0.05}

Lecture de JSON (optionnel)

Si on reçoit des données JSON (ex: depuis un PC ou un module), on peut les décoder :

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DeserializationError err = deserializeJson(doc, Serial);
if (!err) {
  int etat = doc["etat"];
}

C’est optionnel, mais utile pour les projets bidirectionnels.

Différence entre StaticJsonDocument et DynamicJsonDocument

Type Où est stockée la mémoire Avantages Inconvénients
StaticJsonDocument Sur la pile (RAM locale) Rapide, sûr, pas de fragmentation Taille fixe, limitée
DynamicJsonDocument Sur le tas (heap) Taille variable Plus lent, risque de fragmentation

Règle générale :

  • Utilise StaticJsonDocument pour les messages courts et connus d’avance.
  • Utilise DynamicJsonDocument si tu construis des structures complexes ou variables.

Exemple complet sur le Ranger

Voici un exemple complet adapté à ton robot Makeblock Ranger. Il envoie les données du gyroscope (axe Z), l’état du robot, le temps écoulé, la PWM et les capteurs de ligne.

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#include <ArduinoJson.h>

void setup() {
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {
  // Données simulées
  unsigned long ts = millis();
  unsigned long chrono = 124000;
  float gz = 0.03;
  int etat = 2;
  int pwmL = 128;
  int pwmR = 132;
  float capt[5] = {0.02, 0.35, 0.91, 0.47, 0.10};

  // Création du document JSON
  StaticJsonDocument<256> doc;

  doc["ts"] = ts;
  doc["chrono"] = chrono;
  doc["gz"] = gz;
  doc["etat"] = etat;

  JsonObject pwm = doc.createNestedObject("pwm");
  pwm["l"] = pwmL;
  pwm["r"] = pwmR;

  JsonArray captArr = doc.createNestedArray("capt");
  for (int i = 0; i < 5; i++) {
    captArr.add(capt[i]);
  }

  // Envoi au port série
  serializeJson(doc, Serial);
  Serial.println();

  delay(1000);
}

Sortie série :

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{"ts":158392,"chrono":124000,"gz":0.03,"etat":2,"pwm":{"l":128,"r":132},"capt":[0.02,0.35,0.91,0.47,0.10]}

Bonnes pratiques

  • Réserve toujours assez de mémoire pour le document (StaticJsonDocument<256> ou plus selon la taille du message).
  • Ajoute un Serial.println() après serializeJson() pour séparer les lignes dans le moniteur série.
  • Utilise des noms courts pour réduire la taille du message (ex: gz, ts, pwm).
  • Si le robot envoie souvent des données → limite la fréquence.
  • Calcule la taille de ton message avec l'assistant de taille : https://arduinojson.org/v6/assistant/
  • Teste ton JSON avec https://jsonlint.com.
  • Utilise la version 6.x de la librairie ArduinoJson pour une meilleure compatibilité avec les microcontrôleurs 8-bits.
  • Utilise la version 7.x de la librairie ArduinoJson si tu travailles avec des microcontrôleurs plus puissants (ex: ESP32, Teensy).

Références

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