通过pyFirmata实现树莓派控制Arduino

作者：Rishabh Jain
编译：Tony

尽管就其应用程序和结构而言，Raspberry Pi和Arduino是两种不同的硬件，但是它们都被认为是两个相互竞争的开源硬件平台。他们俩都有非常强大的社区和支持。今天，我们将稍作更改，并向您展示如何利用它们。如果您同时拥有Arduino和Raspberry pi板，那么本文将向您展示如何使用Raspberry pi和Python控制Arduino。

我们将使用PyFirmata固件通过Raspberry Pi python脚本向Arduino发送命令。PyFirmata基本上是python程序的预构建库包，可以将其安装在Arduino中，以允许任何计算机上的python脚本与Arduino之间进行串行通信。这个python包可以访问Arduino上的任何引脚。因此，这里我们将使用Raspberry pi在Arduino上运行python程序。

因此，在本教程中，我们将利用该库，并在Arduino开发板中使用它来通过Raspberry Pi控制Arduino。

要求

• 安装了Raspbian操作系统的Raspberry Pi
• Arduino Uno或任何其他Arduino开发板
• Arduino USB线
• 发光二极管

在本教程中，我将通过HDMI电缆使用外部监视器与Raspberry Pi连接。如果没有监视器，则可以使用SSH客户端（Putty）或VNC服务器通过笔记本电脑或计算机连接到Raspberry pi。

使用Raspberry Pi在Arduino中安装PyFirmata

要在Arduino中上传PyFirmata固件，我们必须在Raspberry Pi中安装Arduino IDE。请按照以下步骤进行安装：

• **步骤1：**将Raspberry Pi连接到互联网。打开命令终端并键入以下命令，然后按Enter

sudo apt-get -y install arduino python-serial mercurial

等待几分钟，这将需要一些时间。该命令将在您的Raspberry Pi中安装Arduino IDE。

• **步骤2：**现在，我们将使用指定的github安装pyFirmata文件：

git clone  https://github.com/tino/pyFirmata

然后运行以下命令：

cd pyFirmata 
sudo python setup.py install

• 步骤3： 我们已经安装了所有必需的文件和设置。

现在，使用USB电缆将Arduino开发板与Raspberry Pi连接，然后在终端窗口中键入arduino启动Arduino IDE 。

• **步骤4：-**然后键入lsusb命令以检查Arduino是否与树莓派连接。

在Arduino IDE中，转到工具，然后选择板子和串行端口。

• **步骤5：**通过单击文件->示例->固件->标准固件，然后单击上载按钮，在Arduino上上传PyFirmata固件,如下所示。

我们已经在Arduino板上成功安装了pyFirmata固件。现在，我们可以使用Raspberry Pi控制Arduino。

为了演示，我们将通过在Raspberry Pi中编写python代码来使Arduino上的LED闪烁和渐变。

代码说明

对于编码部分，您应该阅读pyFirmata的文档以更好地理解，我们将使用pyFirmata函数编写代码。

在Raspberry Pi上打开您喜欢的文本编辑器，然后导入pyFirmata库。

import pyfirmata

在Arduino上定义引脚以连接LED

led_pin = 9

现在，我们必须使用pyfirmata.Arduino()函数编写连接Arduino板的串行端口名称，然后通过在板变量中分配端口来创建一个实例。

board = pyfirmata.Arduino("/dev/ttyACM0")
print "Code is running”

在while循环中，使用board.digital[].write()函数将led引脚设置为高电平和低电平，并使用board.pass_time函数提供延迟。

while True:
    board.digital[led_pin].write(0)
    board.pass_time(1)        
    board.digital[led_pin].write(1)
    board.pass_time(1)

我们的代码已经准备好，通过以.py为扩展名的文件来保存该代码。

打开命令终端，然后键入python blink.py以在Arduino板上运行代码。确保使用USB连接线将Arduino开发板与Raspberry Pi开发板连接。

现在，您可以在Arduino板上看到LED闪烁。

使用pyFirmata在Arduino上使LED渐变

现在，我们将编写用于使LED渐变的代码，以使您更加熟悉pyFirmata函数。此代码与上一个代码一样简单。您必须使用两个for循环，一个用于增加亮度，另一个用于降低亮度。

在此代码中，我们以不同的方式定义了引脚，例如led = board.get_pin(‘d:9:p’)，其中d表示数字引脚。这是pyFirmata库的功能，部分代码如下：

led = board.get_pin('d:9:p')            
while True:
# increase
    for i in range(0, 10):
        brightness = brightness + 0.1
        print "Setting brightness to %s" % brightness
        led.write(brightness)
        board.pass_time(delay)

现在，您可以在系统中添加更多传感器，尝试使用Raspberry pi和python脚本构建它们。

附上完整代码：

#Python code for LED blink:
import pyfirmata
led_pin = 9
board = pyfirmata.Arduino("/dev/ttyACM0")

while True:
    board.digital[led_pin].write(0)
    board.pass_time(1)
    board.digital[led_pin].write(1)
    board.pass_time(1)

#Python code for Fading LED:
import time
import pyfirmata

delay = 0.3
brightness = 0
board = pyfirmata.Arduino("/dev/ttyACM0")
led = board.get_pin('d:9:p')    
        
while True:
# increase
    for i in range(0, 10):
        brightness = brightness + 0.1
        print "Setting brightness to %s" % brightness
        led.write(brightness)
        board.pass_time(delay)

# decrease
    for i in range(0, 10):
        print "Setting brightness to %s" % brightness
        led.write(brightness) 
        brightness = brightness - 0.1     
        board.pass_time(delay)

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