Python席卷了編碼世界。除了這種新語(yǔ)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(jì)算機(jī)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(huì)很棒嗎？

沒有比結(jié)合兩個(gè)很棒的東西更好的感覺了。可悲的是，不可能用Python直接對(duì)Arduino進(jìn)行編程，因?yàn)殚_發(fā)板上沒有用于語(yǔ)言解釋的選項(xiàng)。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(jìn)行編程和控制使用Python程序的命令行。本教程是針對(duì)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(yàn)。

為Python設(shè)置Arduino

對(duì)于今天的項(xiàng)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(shí)，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(qǐng)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(jì)算機(jī)，就可以直接控制Arduino。只要將草圖上傳到板上沒有任何錯(cuò)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?yàn)槟鷮⒁惭b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(bào)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(yùn)行多個(gè)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(yùn)行Python代碼，而無需進(jìn)入安裝目錄。您可以通過打開控制面板，搜索環(huán)境，然后點(diǎn)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(qǐng)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(qǐng)單擊“新建”并添加它。請(qǐng)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(duì)其進(jìn)行修改以反映這一點(diǎn)。單擊“確定”返回窗口鏈，您幾乎已經(jīng)準(zhǔn)備好使用Python控制Arduino！

神奇的潤(rùn)滑脂

您將需要完成最后一個(gè)難題讓Python與我們的Arduino很好地對(duì)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(qǐng)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(gè)Python程序來對(duì)其進(jìn)行測(cè)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(gè)新腳本并將其保存為 blink.py 。打破傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)LED閃爍程序，您將要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)程序，該程序會(huì)提示用戶在LED閃爍之前希望其閃爍的次數(shù)。這是一個(gè)簡(jiǎn)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(duì)其進(jìn)行分解。

首先，您需要從 pyFirmata 模塊，以及標(biāo)準(zhǔn)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(gè)Arduino板。請(qǐng)參閱pyFirmata github，以獲取有關(guān)主板支持的詳細(xì)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(huì)在這里識(shí)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(chǔ)為變量。用戶提供一個(gè)數(shù)字后，程序?qū)?bào)告LED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(dāng)?shù)拇螖?shù)，請(qǐng)使用 for循環(huán)。如果您是Python的新手，請(qǐng)注意縮進(jìn)，因?yàn)榕c其他語(yǔ)言不同，空格是語(yǔ)法的一部分。請(qǐng)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(duì)其進(jìn)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?yàn)閬碜杂脩舻妮斎雽⒆詣?dòng)存儲(chǔ)為字符串。在這個(gè)簡(jiǎn)單的演示中，我們假設(shè)用戶將輸入一個(gè)數(shù)值。其他任何項(xiàng)（例如“八”）都將引發(fā)錯(cuò)誤。

保存腳本，并打開命令提示符。

閃爍燈和其他啟示

一切準(zhǔn)備就緒，您需要做的就是導(dǎo)航到腳本所在的位置并運(yùn)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(shí)會(huì)稍有延遲，提示您輸入一個(gè)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(xiàng)目是在Python和Arduino板之間進(jìn)行通信的準(zhǔn)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(tái)開辟了一種全新的方式，尤其是在您喜歡Python編程語(yǔ)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(kuò)展為成熟的DIY家庭自動(dòng)化系統(tǒng)。通過將控制微控制器的Python腳本與DIY自動(dòng)化電路相結(jié)合，您的NAS存儲(chǔ)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(yàn)，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(dòng)關(guān)閉燈光會(huì)多么酷！

責(zé)任編輯：wv