怎樣使用Python編程和控制Arduino

Python席卷了編碼世界。除了這種新語言的興起之外，DIY電子產(chǎn)品領(lǐng)域也蓬勃發(fā)展。 Arduino和Raspberry Pi等公司的開發(fā)板和單板計算機已經(jīng)改變了人們創(chuàng)建家用自釀電子產(chǎn)品的方式。如果可以用Python編程Arduino會很棒嗎？

沒有比結(jié)合兩個很棒的東西更好的感覺了?？杀氖?，不可能用Python直接對Arduino進行編程，因為開發(fā)板上沒有用于語言解釋的選項。但是，可以使用Python程序直接控制USB。

本文將向您展示如何設(shè)置Arduino UNO（盡管任何Arduino兼容板都可以在這里工作），以便通過該程序進行編程和控制使用Python程序的命令行。本教程是針對Windows 10編寫的，但也適用于Mac和Linux。您甚至可以使用此工作流程直接從Raspberry Pi控制Arduino，以獲得終極的雙向DIY體驗。

為Python設(shè)置Arduino

對于今天的項目，我們將使用Arduino Uno，以及適用于Python的pyFirmata接口。盡管在編寫pyFfirmata接口僅支持Arduino Uno，Mega，Due和Nano時，您幾乎可以使用任何與Arduino兼容的板。如果您已經(jīng)是Python專家，則可以在pyFirmata中添加自己的主板支持-如果需要，請確保更新其GitHub！

尚未安裝Arduino IDE。如果您不熟悉微控制器，那么我們的Arduino初學(xué)者指南將幫助您完成一切。

連接Arduino板并打開IDE。確保在工具菜單中選擇了正確的板卡和端口。加載 StandardFirmata 示例草圖并將其上傳到電路板上。只要您通過USB將Arduino連接到計算機，就可以直接控制Arduino。只要將草圖上傳到板上沒有任何錯誤，您就可以繼續(xù)。

Python和命令行控制

我們將使用Python 3.4來控制Arduino，因為您將要安裝的模塊將其指定為最新的兼容版本。在此之前的任何版本都應(yīng)該可以正常工作，并且據(jù)報導(dǎo)更高的版本可以工作。您可以從Python Software Foundation網(wǎng)站下載適用于Windows 10的Python 3.4。如果您想運行多個版本的Python，我們的Python虛擬環(huán)境指南將可以為您提供幫助。

一旦您安裝了Python，我們希望將其添加到系統(tǒng)的PATH變量中。這樣一來，我們就可以直接從命令行運行Python代碼，而無需進入安裝目錄。您可以通過打開控制面板，搜索環(huán)境，然后點擊編輯系統(tǒng)環(huán)境變量。在窗口底部，選擇環(huán)境變量。這將打開此窗口：

如果您已經(jīng)在列表中看到 PATH ，請單擊“編輯”，然后添加您的 Python 和 Python/Scripts 目錄。如果您沒有PATH變量，請單擊“新建”并添加它。請注意，此處將Python直接安裝在 C： 中。如果您將其安裝在其他位置，則需要對其進行修改以反映這一點。單擊“確定”返回窗口鏈，您幾乎已經(jīng)準備好使用Python控制Arduino！

神奇的潤滑脂

您將需要完成最后一個難題讓Python與我們的Arduino很好地對話。這以稱為 pyFirmata 的Python接口的形式出現(xiàn)。 Tino de Bruijn創(chuàng)建的該界面可以從github下載，盡管您可以直接在命令行中輸入以下內(nèi)容來安裝它：

pip install pyfirmata

一切正常，它應(yīng)該安裝并如下所示：

如果失敗，請繼續(xù)將Python添加到環(huán)境變量部分，并確保您已經(jīng)為您的Python目錄提供了正確的路徑。

使它發(fā)生

現(xiàn)在一切都已設(shè)置完畢，您可以為Arduino創(chuàng)建一個Python程序來對其進行測試。打開您選擇的IDE。今天我們將使用Eclipse，但您可以輕松地使用任何文本編輯器，甚至是云中的IDE。

創(chuàng)建一個新腳本并將其保存為 blink.py 。打破傳統(tǒng)的標準LED閃爍程序，您將要創(chuàng)建一個程序，該程序會提示用戶在LED閃爍之前希望其閃爍的次數(shù)。這是一個簡短的程序，如果您想直接使用它，可以在這里下載，但讓我們對其進行分解。

首先，您需要從 pyFirmata 模塊，以及標準的Python Time 模塊。

from pyfirmata import Arduino， util

import time

現(xiàn)在，您將要設(shè)置Arduino開發(fā)板。本文假設(shè)您正在使用 Arduino Uno 板，盡管還支持其他幾個Arduino板。請參閱pyFirmata github，以獲取有關(guān)主板支持的詳細信息。

檢查Arduino IDE中使用的COM端口，并將其作為變量 board 輸入到您的代碼中。

p》 board = Arduino（“COM3”）

現(xiàn)在，您將設(shè)置用戶提示。那些熟悉Python的人會在這里識別所有內(nèi)容。使用 input 功能將問題打印到屏幕上，并將答案存儲為變量。用戶提供一個數(shù)字后，程序?qū)蟾鍸ED閃爍多少次。

loopTimes = input（‘How many times would you like the LED to blink： ’）

print（“Blinking ” + loopTimes + “ times.”）

要使LED閃爍適當?shù)拇螖?shù)，請使用 for循環(huán)。如果您是Python的新手，請注意縮進，因為與其他語言不同，空格是語法的一部分。請注意，插針13是Arduino Uno的板載LED，如果您的電路板不同，則需要對其進行修改。

for x in range（int（loopTimes））：

board.digital［13］.write（1）

time.sleep（0.2）

board.digital［13］.write（0）

time.sleep（0.2）

您將投射 loopTimes 變量為整數(shù)，因為來自用戶的輸入將自動存儲為字符串。在這個簡單的演示中，我們假設(shè)用戶將輸入一個數(shù)值。其他任何項（例如“八”）都將引發(fā)錯誤。

保存腳本，并打開命令提示符。

閃爍燈和其他啟示

一切準備就緒，您需要做的就是導(dǎo)航到腳本所在的位置并運行它。通過鍵入 cd ［腳本目錄的路徑］ ，然后鍵入 python blink.py 。

一切正常，您的程序?qū)⒁訟rduino初始化時會稍有延遲，提示您輸入一個數(shù)字，然后使用板載LED閃爍多次。

程序輸出應(yīng)如下所示：

在選定的眨眼次數(shù)后，一旦按Enter鍵，Arduino應(yīng)該執(zhí)行您的命令。

小開始

該項目是在Python和Arduino板之間進行通信的準系統(tǒng)。這種方法與通常的將腳本上傳到Arduino本身的工作流程完全不同，但是它為使用該平臺開辟了一種全新的方式，尤其是在您喜歡Python編程語言的情況下。

如果您使用在家中使用Linux服務(wù)器，這種與Arduino板通信的方法可以將該服務(wù)器擴展為成熟的DIY家庭自動化系統(tǒng)。通過將控制微控制器的Python腳本與DIY自動化電路相結(jié)合，您的NAS存儲盒可以承擔(dān)一套全新的有用功能。

要使其具有終極的DIY體驗，為什么不建造自己的NAS盒并用它來控制您的電器嗎？想象一下在Plex服務(wù)器上按播放并自動關(guān)閉燈光會多么酷！

責(zé)任編輯：wv