Как программировать ардуино на python

Python & Arduino. Просто, быстро и красиво

Очень часто, у начинающих и не только разработчиков возникают вопросы. Как управлять с Arduino с компьютера? А если компьютер — не Raspberry Pi, а обычный домашний компьютер? А если не хочется мучится с ESP8266 и управлять через веб интерфейс? Неужели надо каждый раз открывать Arduino IDE и отправлять команды через Монитор порта? Именно о том, как создать своё собственное приложение с графическим интерфейсом для управления Arduino я сейчас и расскажу.

Оборудование

Недавно я заполучил очень интересную плату: Arduino SS Micro. Эта плата, внешне напоминающая Digispark Attiny 85, тем не менее является китайской версией Arduino Micro, с выведенным выходом USB.

Подробно рассказывать о ней я не буду, ведь это уже сделал пользователь YouTube с ником iomoio, и его обзор можно посмотреть здесь.

Как мне кажется — это довольно крутое и удобное устройство для небольших домашних проектов, ведь у проводов есть супер-свойство: теряться в самый неподходящий момент.

В качестве управляющего компьютера был использован MacBook Pro с операционной системой macOS Mojave, но не надо закрывать статью, если вы используете Windows или Linux — всё описанное в статье будет работать без изменений на любой операционной системе.

Скетч для Arduino

В качестве примера будет использоваться скетч, включающий и выключающий светодиод, по команде из Serial-порта.

Светодиод в Arduino SS Micro висит на порте SS, и поэтому он автоматически выключается. Не смотря на это, стандартный пример Blink — мигающий светодиод работает.

char inChar; #define LED_PIN SS void setup() < pinMode(LED_PIN, OUTPUT); // Инициализация светодиода Serial.begin(115200); // Инициализация Serial - порта >void loop() < if (Serial.available() >0) < inChar = Serial.read(); if (inChar=='e') // e - Enable - включить < digitalWrite(LED_PIN,HIGH); >> else if (inChar=='d') // d - Disable - выключить < digitalWrite(LED_PIN,LOW); >else if (inChar=='b') // b - Blink - выключить режим мигания < while (true)< digitalWrite(LED_PIN,HIGH); delay(1000); digitalWrite(LED_PIN,LOW); delay(1000); >> >

Если вы будете использовать другую Arduino — не забудьте сменить пин светодиода.

Код для компьютера

Одним из достоинств Python, кроме его кроссплатформенности — наличие гигантского числа библиотек. Нам понадобятся:

PySerial — библиотека для работы с Serial-портом
PyQT5 — библиотека для создания графического интерфейса

Установка

Для установки, воспользуемся встроенным менеджером пакетов — pip.

pip install pyserial pyqt5

Для удобства создания GUI можно установить программу QTDesigner.

Интерфейс

Поскольку данная программа предназначена скорее, для демонстрации возможностей, пользователь может выбрать порт из предложенных, а так же скорость, с которой будет происходить общение.

Исходный код

Вся работа с устройством происходит благодаря библиотеке PySerial. Но есть несколько нюансов. Например, как узнать, в какой из портов подключено устройство?

На всем прекрасно известном сайте stackoverflow, пользователь с ником Thomas предложил уже готовое решение, которое я и использовал.

def serial_ports(): """ Lists serial port names :raises EnvironmentError: On unsupported or unknown platforms :returns: A list of the serial ports available on the system """ if sys.platform.startswith('win'): ports = ['COM%s' % (i + 1) for i in range(256)] elif sys.platform.startswith('linux') or sys.platform.startswith('cygwin'): # this excludes your current terminal "/dev/tty" ports = glob.glob('/dev/tty[A-Za-z]*') elif sys.platform.startswith('darwin'): ports = glob.glob('/dev/tty.*') else: raise EnvironmentError('Unsupported platform') result = [] for port in ports: try: s = serial.Serial(port) s.close() result.append(port) except (OSError, serial.SerialException): pass return result

Кроме этого необходимо хранить список доступных скоростей:

speeds = ['1200','2400', '4800', '9600', '19200', '38400', '57600', '115200']

А теперь соберём вместе дизайн(созданный в QtDesigner и сконвертированный с помощью утилиты pyuic5 в .py файл), функции для сканирования портов и основной код программы.

Основной класс, содержащий в себе всю логику программы

 class LedApp(QtWidgets.QMainWindow, design.Ui_Form): def __init__(self): super().__init__() self.setupUi(self) self.Port.addItems(serial_ports()) self.Speed.addItems(speeds) self.realport = None self.ConnectButton.clicked.connect(self.connect) self.EnableBtn.clicked.connect(self.send) def connect(self): try: self.realport = serial.Serial(self.Port.currentText(),int(self.Speed.currentText())) self.ConnectButton.setStyleSheet("background-color: green") self.ConnectButton.setText('Подключено') except Exception as e: print(e) def send(self): if self.realport: self.realport.write(b'b')

Переменные self.Port и self.Speed — это выпадающие списки, содержащие в себе значения доступных портов и скоростей.

При нажатии на кнопку self.ConnectButton вызывается функция connect, в которой производится попытка подключения к заданному порту с заданной скоростью. Если подключение успешно, то кнопка окрашивается в зелёный цвет, и меняется надпись.

Функция send отправляет в наш порт байтовую строку — заставляющую включить режим мигания.

Таким образом можно управлять различными устройствами, подключёнными к USB.

Данная статья является вводной и обзорной, более полную информацию можно найти например тут:

PySerial
PyQT
Serial в Arduino

Arduino.ru

Доброго времени суток форумчане, в этой статье я расскажу как управлять ардуино с помощью python.

— Как происходит управление ардуино с помощью python?

На самом деле мы просто отправляем команды на наш последовательный порт, ардуино получает информацию и выполняет команду.

— Для чего это надо?

Вы можете управлять пинами ардуино и получать информацию с датчиков. Можно сделать бота для какой-то социальной сети и через бота вы сможете управлять ардуино. Есть и другие варианты применения, например создание графиков из данных датчика, запись данных в файл, автоматическое включение света когда кто-то прошёл перед веб камерой компьютера или ноутбука, так же можно использовать ардуино с кнопками как доп. клавиатура. Вообщем применений много, но главное имеет идею.

Итак есть три более распространённых пайтон модулей, это: pyfirmata, pyserial, ArduinoPyApi. На самом деле все эти модули почти похожи, но есть различия в написании кода и в способе работы.

Давайте рассмотрим как мы можем мигнуть светодиодом разными способами.

Для использования нам надо скачать библиотеку в Arduino ide firmata и pyfirmata для пайтона: pip install pyfirmata

from pyfirmata import util, Arduino

Arduino Python api

Нам надо загрузить скетч в ардуино, скачиваем репозиторий (там есть файл для ардуино и есть примеры на пайтон) https://github.com/mkals/Arduino-Python3-Command-API

from Arduino import Arduino

board = Arduino() # plugged in via USB, serial com at rate 115200

С этим модулем всё по-другому, мы сначала пишем код в Arduino ide, а потом просто отправляем какой-то текст на порт, а ардуино проверяет этот текст и выполняет какие-то действия. Скачиваем вот так: pip install pyserial

while ( Serial .available())

data = Serial .read();

digitalWrite (LED, HIGH);

else if (data == ‘0’)

digitalWrite (LED, LOW);

import serial #for Serial communication

import time #for delay functions

arduino.write(‘1’) #send 1

arduino.write(‘0’) #send 0

Все подробности об установке и использовании каждого модуля тут

Войдите на сайт для отправки комментариев

Использование языка программирования Python вместе с Arduino

В настоящее время Arduino является одной из самых мощных и простых в использовании платформ с открытым исходным кодом. Однако тенденции современного мира таковы, что часто электронными платформами необходимо управлять с помощью высокоуровневого общецелевого языка программирования чтобы сделать их более эффективными и дружественными. Одним из таких языков является Python, который представляет собой интерпретируемый, объектно-ориентированный, высокоуровневый язык программирования с динамической семантикой и высокоуровневыми встроенными структурами данных, что делает его весьма привлекательным для быстрой разработки приложений.

Объединение возможностей Python и Arduino сулит много возможностей

Объединение возможностей Arduino и Python открывает двери для множества новых возможностей, поскольку Python имеет повышенную производительность и умеет взаимодействовать с другими платформами, такими как openCV, Matlab и т. д.

В этой статье мы изучим как установить Python на компьютер и как его использовать вместе с Arduino для включения/выключения встроенного в плату Arduino светодиода.

Включенный светодиод на плате Arduino

Установка Python на ваш компьютер

В данном разделе статьи будет рассмотрена установка языка программирования на компьютер с 32 или 64-битной windows. Установка Python на компьютеры под управлением MAC и Linux будет отличаться.
Для установки Python выполните следующую последовательность шагов:

1. Установите 32-битную версию Python 2.7.9 IDLE на ваш компьютер. Не скачивайте 64-битную версию Python или его более свежую версию поскольку они могут быть не совместимы с используемыми нами библиотеками Arduino. Даже если ваш компьютер работает на 64-битной операционной системе, то вы все равно можете использовать на нем 32-битную версию Python.

Примечание : оригинал данной статьи был написан в 2017 году, поэтому, возможно, сейчас Arduino IDE уже поддерживает совместимость с более свежими версиями Python (этот вопрос будет уточняться в дальнейшем).

2. Запустите на выполнение скачанный установочный файл и установите эту версию языка Python на ваш компьютер. Не изменяйте каталог для установки Python, оставьте его по умолчанию — C:\Python27.

3. Возможно, во время установки Python на него будет “ругаться” антивирус – не обращайте на это внимание.

После установки Python вы можете проверить действительно ли он установлен на ваш компьютер введя в строке поиска Windows строку “Python IDLE”.

Проверка того установлен ли Python на ваш компьютер

После его запуска вы должны увидеть на экране компьютера “Python shell” (оболочка Python) как показано на следующем рисунке.

Внешний вид оболочки Python

Вы можете непосредственно писать программу в этой оболочке или же создать новый файл и писать и проверять программу в нем. Теперь давайте удостоверимся в том, что Python работает. Для этого напечатайте “print (1+1)” и нажмите enter. Вы должны после этого увидеть в оболочке напечатанный результат вычислений – 2.

Проверка работоспособности Python

Установка PySerial в Python

Следующим шагом необходимо установить программу PySerial, которая представляет собой Python API module (модуль прикладного программного интерфейса Python’а), с помощью которого можно считывать и записывать данные в последовательном виде в плату Arduino или любой другой микроконтроллер.

Кликните на Pyserial Windows чтобы скачать PySerial. По приведенной ссылке вы можете скачать установочный файл этого приложения и установить его. Не изменяйте настройки (в том числе и каталог для установки) во время установки приложения – оставьте их по умолчанию.

Теперь давайте убедимся в том, что PySerial корректно установлена и работает. Для этого снова откройте Python Shell и напечатайте в нем “import serial”. Если библиотека успешно установлена, то после этого вы не увидите никаких сообщений об ошибке как показано на следующем рисунке.

Проверка работоспособности PySerial

Дальнейший материал статьи предполагает что вы хотя бы немного знакомы с платформой Arduino и умеете загружать в нее программы. Если это не так, то советуем ознакомиться с руководством по Arduino для начинающих.

Наша первая совместная программа на Arduino и Python

Как отмечалось ранее, в этой программе мы будем управлять встроенным в плату Arduino светодиодом.

Программа для Arduino

Полный текст программы для платы Arduino приведен в конце статьи, здесь же обсудим наиболее важные его фрагменты.

Внутри функции setup мы инициализируем последовательную связь со скоростью 9600 бод/с и зададим режим работы для контакта, с которого будем управлять светодиодом. Также мы передадим приветственное сообщение в Python при помощи последовательной связи.

MicroPython with Arduino Boards

Learn about compatibility between the popular MicroPython implementation and Arduino boards, how to set up your environment, and discover in-depth tutorials and useful links.

AUTHOR: Karl Söderby

LAST REVISION: 10/23/2023, 09:20 AM

To download the firmware required to run MicroPython on your Arduino board, visit the Arduino MicroPython downloads page.

MicroPython is an implementation of the Python® programming language that comes with a subset of the Python® standard library, and is designed to run on microcontrollers.

A great advantage of using MicroPython is that it is easy to learn and has great documentation for a number of boards. At the moment, there are four boards that can be used together with MicroPython, you can read more about them in the compatible boards section.

Arduino also supports OpenMV’s branch of MicroPython, and through the OpenMV IDE you can install MicroPython, connect/disconnect your board and upload your scripts.

Arduino boards officially supporting MicroPython.

There’s quite the difference between how we program an Arduino board with the Arduino IDE, using the Arduino programming language (based on C++), and how we program it using MicroPython. When uploading what we call a sketch to a board, we first compile the sketch we write, then upload it to the board, replacing the old sketch with a new.

To use MicroPython, we first need to install it on the board. Then, we can load a

script.py

like the following blink example:

1import time
2 from machine import Pin
3 
4led = Pin(6, Pin.OUT) 
5 
6 while True: 
7 led.on() 
8 time.sleep_ms(250) 
9 led.off() 
10 time.sleep_ms(250)

As MicroPython is already running on the board, we don’t need to compile and upload the code, we only need to provide the instructions (which is done via serial communication).

When installing MicroPython on a board, it can only run MicroPython scripts, until we «uninstall» it. To put the board back in «normal mode» we need to reset the bootloader, which is a unique process for each board. These instructions are available in the compatible boards section in this article. Basically, you have to put the board in bootloader mode and upload any .ino sketch.

Arduino Lab for MicroPython

Arduino Lab for MicroPython Editor

The Arduino Lab for MicroPython is a lightweight editor designed for simple interaction between your computer and board. With it, you can select your port, load scripts, and use the REPL shell and more.

Download Arduino Lab for MicroPython Editor.
MicroPython Firmware downloads page.

OpenMV Editor

OpenMV is a platform that supports programming Arduino boards using a fork of MicroPython. Through the OpenMV editor, we can install this fork, and upload scripts directly to the board. There’s also a number of examples available directly in the editor.

OpenMV is a great platform for computer vision and machine learning projects.

The OpenMV editor.

OpenMV Examples

Further down this article, you can find a lot of useful code examples that will help you to get started.

You can also check out the full list of examples in the OpenMV’s GitHub repository.

Compatible Boards

There are currently five Arduino boards that officially supports MicroPython. They are listed below:

All of above are also compatible with the OpenMV IDE.

Currently, the GIGA R1 WiFi is not supported by OpenMV IDE.

Nano 33 BLE

The Nano 33 BLE

If you need help getting started with MicroPython on the Nano 33 BLE board, you can check out the tutorials below:

Install MicroPython on your Nano BLE.
Getting started with OpenMV and Nano 33 BLE
Nano 33 BLE Python® API guide (a collection of useful scripts).

To reset the bootloader on the Nano 33 BLE board, double tap the reset button quickly. This will reset your board to factory setting.

Nano 33 BLE Sense

The Nano 33 BLE + BLE Sense

If you need help getting started with MicroPython on the Nano 33 BLE Sense board, you can check out the tutorials below:

Install MicroPython on your Nano BLE Sense.
Getting started with OpenMV and Nano 33 BLE Sense
Nano 33 BLE Sense Python® guide (a collection of useful scripts).

To reset the bootloader on the Nano 33 BLE Sense board, double tap the reset button quickly. This will reset your board to factory setting.

Nano RP2040 Connect

The Nano RP2040 Connect

If you need help getting started with MicroPython on the Nano RP2040 Connect board, you can check out the tutorials below:

Install MicroPython on your Nano RP2040 Connect
Nano RP2040 Connect Python® guide
Getting Started with OpenMV and MicroPython on Nano RP2040 Connect

To reset the bootloader, you will need to short to connect a jumper wire between the REC and GND pin, and press the reset button. More detailed instructions are available in the Nano RP2040 Connect technical reference.

GIGA R1

The GIGA R1

If you need help getting started with MicroPython on the Arduino GIGA R1 board, you can check out the tutorial below:

MicroPython support for the GIGA R1 is currently in an experimental phase.

Portenta H7

The Portenta H7

If you need help getting started with MicroPython on the Portenta H7 board, you can check out the tutorial below:

Install MicroPython on Portenta H7.
Getting Started with OpenMV and MicroPython on Portenta H7

Learn Python®

As MicroPython is an implementation of the Python® language, you can also run a lot of Python® scripts directly on the board. For example, running this Python® script on your computer also works when running it on your board.

1value1 = 2 
2value2 = 5 
3 
4 print(value1 + value2)

This means it’s time to learn the Python® language, which there is a lot of resources for. We recommend taking a look at the following resources to better understand the Python® language:

python.org
learnpython.org
w3schools guide to Python®

MicroPython Docs

Visit the MicroPython documentation for an understanding on how Python® runs on microcontrollers.

Note that many examples in the MicroPython Docs will not work directly with Arduino boards, but will provide an understanding of how Python® can run on your board.

API

Below you will find some useful examples that can be used by any Arduino board. For more specific features, such as on-board sensors, connectivity and communication, please refer to the individual guides:

Nano RP2040 Connect Python® API guide
Nano BLE API guide
Nano BLE Sense API guide

Print

A simple script that will print

"Hello world!"

every second.

1import time
2 
3content = "Hello world!" 
4 
5 while True: 
6 print(content) 
7 time.sleep(1)

Functions

This script prints

"Hello world!"

every second. In addition,

counter_function()

1import time
2 
3content = "Hello world!" 
4count = 0 
5 
6 def counter_function(): 
7 global count
8 count = count + 1 
9 
10 while True: 
11 counter_function() 
12 print(content, count) 
13 time.sleep(1)

For Loop

Simple use of a for loop and functions. This script counts to 10, and then back to 0.

1import time
2 
3content = "Hello world!" 
4count = 0 
5 
6 def function_increase(): 
7 global count
8 count = count +1 
9 print(count) 
10 
11 def function_decrease(): 
12 global count
13 count = count -1 
14 print(count) 
15 
16 while True: 
17 for x in range(10): 
18 function_increase() 
19 time.sleep(1) 
20 
21 for x in range(10): 
22 function_decrease() 
23 time.sleep(1)

Digital Write

Writes a high and low value to a digital pin every one second. Also prints state in the terminal.

1from machine import Pin
2 import utime
3 
4p2 = Pin(25, Pin.OUT) 
5 
6 while True: 
7 p2.value(0) 
8 print("off") 
9 utime.sleep(1) 
10 p2.value(1) 
11 print("on") 
12 utime.sleep(1)

Digital Read (pull up)

Reading digital pins with a

PULL_UP

configuration.

1from machine import Pin
2 import utime
3 
4p2 = Pin(25, Pin.IN, Pin.PULL_UP) 
5 
6 while True: 
7 print(p2.value()) 
8 utime.sleep(1)

Digital Read (pull down)