Πλήρης οδηγός για τη ρύθμιση σειριακών επικοινωνιών μεταξύ Python και Arduino

Καλώς ήρθατε στο Polaridades, το blog όπου εξερευνούμε τα άκρα κάθε θέματος. Με αυτήν την ευκαιρία, σας φέρνουμε έναν πλήρη οδηγό για τη διαμόρφωση των σειριακών επικοινωνιών μεταξύ Python και Arduino. Εάν είστε παθιασμένοι με τον προγραμματισμό και τα ηλεκτρονικά, αυτές οι πληροφορίες θα σας φανούν πολύ χρήσιμες. Θα σας διδάξουμε βήμα προς βήμα πώς να δημιουργήσετε μια ρευστή και αποτελεσματική σύνδεση μεταξύ των δύο συσκευών, ανοίγοντας τις πόρτες σε ατελείωτες δημιουργικές δυνατότητες. Είστε έτοιμοι να βουτήξετε στον συναρπαστικό κόσμο της επικοινωνίας Python και Arduino; Συνεχίστε να διαβάζετε και μάθετε!

Ελέγξτε τις συσκευές σας από την Python με το Pyserial

Στην εποχή του αυτοματισμού και της διασυνδεσιμότητας, ο έλεγχος συσκευών από την Python έχει γίνει ένα απαραίτητο εργαλείο για πολλούς προγραμματιστές. Χάρη στη βιβλιοθήκη Pyserial, είναι δυνατή η δημιουργία σειριακής επικοινωνίας με διαφορετικές συσκευές και ο έλεγχος τους με απλό και αποτελεσματικό τρόπο.

Το Pyserial είναι μια βιβλιοθήκη Python που παρέχει μια διεπαφή για σειριακή επικοινωνία. Σας επιτρέπει να δημιουργείτε συνδέσεις με συσκευές που χρησιμοποιούν σειριακές θύρες, όπως Arduino, Raspberry Pi, μόντεμ GSM, εκτυπωτές, μεταξύ άλλων. Με το Pyserial, είναι δυνατή η αποστολή και λήψη δεδομένων μέσω αυτών των συσκευών, ανοίγοντας έναν κόσμο δυνατοτήτων όσον αφορά τον έλεγχο και την αυτοματοποίηση.

Η εγκατάσταση του Pyserial είναι πολύ απλή. Απλώς χρησιμοποιήστε τον διαχειριστή πακέτων Python, pip, για να τον εγκαταστήσετε στο περιβάλλον ανάπτυξης μας. Μόλις εγκατασταθεί, μπορούμε να εισάγουμε τη βιβλιοθήκη στα προγράμματά μας και να αρχίσουμε να χρησιμοποιούμε τις λειτουργίες και τις μεθόδους της.

Για να δημιουργήσουμε μια σειριακή σύνδεση με μια συσκευή, πρέπει να καθορίσουμε τη θύρα στην οποία είναι συνδεδεμένη. Μπορούμε να λάβουμε μια λίστα με τις διαθέσιμες θύρες στο σύστημά μας χρησιμοποιώντας τη συνάρτηση `serial.tools.list_ports.comports()`. Μόλις αναγνωρίσουμε τη θύρα, μπορούμε να δημιουργήσουμε ένα αντικείμενο της κλάσης `Serial` και να δημιουργήσουμε τη σύνδεση.

Αφού δημιουργήσουμε τη σειριακή σύνδεση, μπορούμε να στείλουμε και να λάβουμε δεδομένα χρησιμοποιώντας τις μεθόδους που παρέχει η Pyserial. Για παράδειγμα, για να στείλουμε δεδομένα, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τη μέθοδο «write()». Εάν θέλουμε να λαμβάνουμε δεδομένα, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τη μέθοδο `read()`. Αυτές οι μέθοδοι μας επιτρέπουν να αλληλεπιδράσουμε με τη συσκευή αμφίδρομα, δίνοντάς μας τον απόλυτο έλεγχό της.

Εκτός από την αποστολή και λήψη δεδομένων, το Pyserial παρέχει επίσης πρόσθετες λειτουργίες, όπως ρύθμιση παραμέτρων επικοινωνίας, όπως ρυθμός baud, αριθμός bit δεδομένων, ισοτιμία και άλλα. Αυτές οι παράμετροι μπορούν να οριστούν χρησιμοποιώντας μεθόδους όπως «baudrate()», «bytesize()», «parity()», μεταξύ άλλων.

Σειριακή επικοινωνία μεταξύ Python και Arduino: Παράδειγμα και οδηγός βήμα προς βήμα

Σε αυτό το άρθρο θα σας μάθουμε πώς να δημιουργείτε σειριακή επικοινωνία μεταξύ Python και Arduino. Η σειριακή επικοινωνία είναι ένας τρόπος μετάδοσης δεδομένων σειριακά, δηλαδή διαδοχικά, bit-bit. Είναι ένας πολύ συνηθισμένος τρόπος ανταλλαγής πληροφοριών μεταξύ διαφορετικών συσκευών και σε αυτήν την περίπτωση, θα μας επιτρέψει να στέλνουμε και να λαμβάνουμε δεδομένα μεταξύ του υπολογιστή μας και της πλακέτας Arduino.

Για να ξεκινήσουμε, θα χρειαστεί να έχουμε εγκατεστημένη την Python και το Arduino IDE στον υπολογιστή μας. Εάν δεν τα έχετε ακόμα, μπορείτε να τα κατεβάσετε από τις αντίστοιχες επίσημες ιστοσελίδες τους.

Μόλις ρυθμίσουμε τα πάντα, το πρώτο βήμα θα είναι να συνδέσουμε το Arduino στον υπολογιστή χρησιμοποιώντας ένα καλώδιο USB. Βεβαιωθείτε ότι η πλακέτα είναι σωστά συνδεδεμένη και ενεργοποιημένη.

Διαμόρφωση σε Python
Στην Python, θα χρησιμοποιήσουμε τη λειτουργική μονάδα PySerial για να δημιουργήσουμε σειριακή επικοινωνία με το Arduino. Εάν δεν το έχετε εγκαταστήσει, μπορείτε να το κάνετε εύκολα εκτελώντας την ακόλουθη εντολή στο τερματικό:

«Πύθωνας
pip εγκατάσταση pyserial
««

Μόλις εγκαταστήσουμε το PySerial, θα εισαγάγουμε τη λειτουργική μονάδα στο σενάριο Python μας:

«Πύθωνας
εισαγωγή σειράς
««

Στη συνέχεια, θα πρέπει να γνωρίζουμε τη σειριακή θύρα στην οποία είναι συνδεδεμένο το Arduino μας. Μπορούμε να το κάνουμε αυτό εκτελώντας τον ακόλουθο κώδικα:

«Πύθωνας
εισαγωγή serial.tools.list_ports

ports = serial.tools.list_ports.comports()
για port, desc, hwid in sorted(ports):
print(f»Port: {port}»)
««

Αυτός ο κωδικός θα μας δείξει μια λίστα με τις σειριακές θύρες που είναι διαθέσιμες στον υπολογιστή μας. Προσδιορίστε σε ποια θύρα είναι συνδεδεμένο το Arduino σας και σημειώστε το, θα το χρειαστούμε αργότερα.

Αφού αναγνωρίσουμε τη θύρα, μπορούμε να ανοίξουμε σειριακή επικοινωνία χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο κώδικα:

«Πύθωνας
ser = serial.Serial('COMX', 9600) # Αντικαταστήστε το COMX με την αντίστοιχη θύρα
««

Εδώ, το 'COMX' αντιπροσωπεύει τη σειριακή θύρα στην οποία είναι συνδεδεμένο το Arduino μας. Βεβαιωθείτε ότι έχετε αντικαταστήσει το 'COMX' με τη σωστή θύρα.

Διαμόρφωση στο Arduino
Στην πλευρά του Arduino, θα χρειαστεί να γράψουμε έναν απλό κώδικα που μας επιτρέπει να στέλνουμε και να λαμβάνουμε δεδομένα μέσω σειριακής επικοινωνίας. Εδώ είναι ένα βασικό παράδειγμα:

«Arduino
άκυρη ρύθμιση () {
Serial.begin(9600); // Ταχύτητα επικοινωνίας
}

κενός βρόχος () {
if (Serial.available()) {
char data = Serial.read();
Serial.print(«Λήφθηκε: «);
Serial.println (δεδομένα);
}
καθυστέρηση (1000);
Serial

Μεταφορά πληροφοριών από το Arduino στην Python: Οδηγός βήμα προς βήμα

Σε αυτόν τον οδηγό βήμα προς βήμα, θα μάθουμε πώς να μεταφέρουμε πληροφορίες από το Arduino στην Python εύκολα και αποτελεσματικά. Αυτή η μεταφορά δεδομένων είναι απαραίτητη για όσους θέλουν να χρησιμοποιήσουν το Arduino για τη συλλογή πληροφοριών από αισθητήρες και στη συνέχεια την επεξεργασία και ανάλυση τους στην Python.

Για να ξεκινήσετε, θα πρέπει να έχετε εγκατεστημένη την Python στον υπολογιστή σας. Μπορείτε να το κατεβάσετε από την επίσημη ιστοσελίδα του και να ακολουθήσετε τις οδηγίες εγκατάστασης. Μόλις εγκαταστήσετε την Python, είμαστε έτοιμοι να ξεκινήσουμε.

Βήμα 1: Φυσική σύνδεση
Το πρώτο βήμα είναι να δημιουργήσετε μια φυσική σύνδεση μεταξύ του Arduino και του υπολογιστή σας. Για να το κάνετε αυτό, θα χρειαστείτε ένα καλώδιο USB για να συνδέσετε τη θύρα USB του Arduino σε μια διαθέσιμη θύρα USB στον υπολογιστή σας.

Βήμα 2: Εγκατάσταση Arduino
Αφού συνδέσετε το Arduino στον υπολογιστή σας, θα χρειαστεί να διαμορφώσετε το Arduino IDE ώστε να μπορεί να επικοινωνεί με την Python. Ανοίξτε το Arduino IDE και επιλέξτε τη σωστή πλακέτα και θύρα από τις επιλογές του μενού "Εργαλεία".

Βήμα 3: Κώδικας στο Arduino
Τώρα, θα χρειαστεί να γράψετε κάποιο κώδικα στο Arduino που να διαβάζει τα δεδομένα από τους αισθητήρες σας και να τα στέλνει στην Python μέσω της σειριακής θύρας. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τις συναρτήσεις Serial.begin() και Serial.print() για αυτό. Βεβαιωθείτε ότι ο ρυθμός baud της σειριακής θύρας στον κώδικα Arduino ταιριάζει με τον ρυθμό baud στον κώδικα Python.

Βήμα 4: Κώδικας σε Python
Αφού ρυθμίσετε το Arduino, είναι ώρα να γράψετε τον κώδικα στην Python που θα λάβει τα δεδομένα που αποστέλλονται από το Arduino. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη βιβλιοθήκη PySerial για αυτό. Εισαγάγετε τη βιβλιοθήκη και, στη συνέχεια, δημιουργήστε το σειριακό αντικείμενο με τη σωστή θύρα και ρυθμό baud. Στη συνέχεια, μπορείτε να διαβάσετε τα δεδομένα από το Arduino χρησιμοποιώντας τη συνάρτηση read() και να τα επεξεργαστείτε σύμφωνα με τις ανάγκες σας.

Βήμα 5: Επεξεργασία και ανάλυση δεδομένων
Αφού λάβετε τα δεδομένα από το Arduino στην Python, μπορείτε να τα επεξεργαστείτε και να τα αναλύσετε σύμφωνα με τις ανάγκες σας. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε βιβλιοθήκες όπως το NumPy και το Pandas για να εκτελέσετε μαθηματικούς υπολογισμούς και αναλύσεις και το matplotlib για να απεικονίσετε τα δεδομένα με τη μορφή γραφημάτων ή διαγραμμάτων.

Και έτσι, αγαπητοί αναγνώστες, φτάνουμε στο τέλος αυτού του πλήρους οδηγού για τη ρύθμιση σειριακών επικοινωνιών μεταξύ Python και Arduino. Ελπίζω να μην έχετε πιαστεί σε έναν άπειρο βρόχο καλωδίων και κωδικών!

Τώρα που έχετε τη δύναμη να συνδέσετε αυτούς τους δύο κόσμους, οι δυνατότητες είναι ατελείωτες! Μπορείτε να κάνετε το Arduino σας να χορεύει στο ρυθμό των αγαπημένων σας τραγουδιών ή ακόμα και να ενεργοποιείτε τον ανεμιστήρα όταν αυξάνεται η θερμοκρασία περιβάλλοντος σαν να βρίσκεστε σε ροκ συναυλία.

Να θυμάστε πάντα να έχετε διαθέσιμο το εγχειρίδιο αναφοράς σας, καθώς σε αυτόν τον κόσμο του προγραμματισμού ποτέ δεν ξέρετε πότε θα αντιμετωπίσετε σφάλμα ή σφάλμα. Αλλά μην ανησυχείτε, τα λάθη είναι απλώς ευκαιρίες για να μάθετε και να βελτιωθείτε!

Προχωρήστε λοιπόν, τολμήστε να εξερευνήσετε τον συναρπαστικό κόσμο των σειριακών επικοινωνιών μεταξύ Python και Arduino. Και να θυμάστε, εάν βρεθείτε σε αδιέξοδο, μπορείτε πάντα να βασίζεστε στην κοινότητα των προγραμματιστών που είναι πρόθυμοι να σας βοηθήσουν στο διαδίκτυο.

Τα λέμε στο επόμενο άρθρο, όπου θα εξερευνήσουμε περισσότερες τεχνολογικές πολικότητες και θα σας βοηθήσουμε να διατηρήσετε την ισορροπία στον κόσμο των geek σας! Μέχρι τότε, συνεχίστε να προγραμματίζετε με πάθος και καλό χιούμορ!