Python & Arduino

Per sviluppare applicazioni in Python con interazione con un dispositivo Arduino servono sostanzialmente 4 cose:

Python installato sul Computer :)
La libreria pyserial, per il collegamento con Arduino tramite seriale
Un dispositivo Arduino (dovrebbe funzionare con tutti i tipi)
L'ambiente di sviluppo per Arduino installato sul Computer

Python & PySerial

Il modulo necessario per le implementazioni che vedremo si chiama "PySerial". Per l'installazione dello stesso basta utilizzare pip, con il comando indicato sotto

$ pip install pyserial

oppure dalla linea di comando, invocando l'interprete Python

$ python -m pip install pyserial

I comandi elencati funzionano sicuramente su Linux e Mac. Su Windows dipende da come è stata fatta l'installazione di Python e in particolare se l'eseguibile Python è stato inserito nel PATH.

Se così non fosse bisogna spostarsi con la console della riga di comando fino alla cartella di installazione di Python ed eseguire il comando sopra da lì.

Ad esempio se l'installazione è stata fatta su "C:\Python", allora il comando va eseguito in quella cartella.

Per verificare che l'installazione del modulo è andata a buon fine basta aprire l'interprete Python e provare a importare il modulo:

>>> import serial

Se Python non si lamenta di nulla, siamo pronti per il prossimo step :)

Ambiente Arduino

Il MicroProcessore libero Arduino si può acquistare a poco prezzo in un negozio di prodotti informatici: una scheda singola costa fra i 10 e i 30 euro, mentre uno starter kit, che comprende una breadboard e alcuni sensori semplici per le prime prove, si aggira intorno ai 40-70 euro.

Se economicamente possibile, uno starter kit è la scelta migliore. Vi consiglio di cercare il prezzo migliore controllando i vari negozi online di articoli informatici.

Il sito di riferimento ufficiale è https://www.arduino.cc. Lì si trovano riferimenti per l'acquisto e per scaricare il software di sviluppo, che si chiama Arduino IDE.

Non dovrebbe essere incredibilmente difficile riuscire nell'impresa di acquistare un arduino e installare il suo IDE.

Collegamento fra i dispositivi

I due esempi che seguono servono per verificare che sia possibile instaurare una comunicazione nei due sensi: da Arduino al dispositivo che esegue lo script Python e viceversa. I due esempi sono i più semplici che sia possibile: nonostante ciò, richiedono comunque la comprensione completa sia dei circuiti fisici che si vanno a implementare con Arduino, sia dei collegamenti che si instaurano fra i vari dispositivi.

Da Arduino a Python

L'esempio da implementare è di una semplicità estrema: Arduino ogni TOT secondi invierà un testo semplice tramite la porta seriale e Python dovrà ogni volta individuare il testo inviarlo e trascriverlo sullo schermo. Vediamo il codice:

Su Arduino:

void setup() {
    Serial.begin(9600);
}

void loop() {
    Serial.print("Funziona!!!");
    delay(2000);
}

Tramite l'ambiente di sviluppo, creare un nuovo progetto, copiare il codice sovrastante in esso e "passarlo" al proprio Arduino.

Sul Computer con Python:

import serial
import time

# Va individuata la porta seriale abbinata ad Arduino
# Aiutatevi con Arduino IDE
# Su Win, dovrebbe essere una "COMx" (con x che può essere 1,2,3,4)
# Su Mac/Linux, dovrebbe essere "/dev/ttyACMx" (con x che va da 0 a...)

portaSeriale = "boh"
ad = serial.Serial(portaSeriale, 9600)

while True:
    print( ad.realine() )

time.sleep(2)

Eseguite questo pezzo di codice e "dovreste" vedere, ogni 2 secondi, la scritta "Funziona!!!" apparire...

Da Python ad Arduino

Per il secondo esempio le cose sono leggermente più complicate. L'idea è quella di inviare una informazione tramite Python e fare in modo che Arduino se ne accorga. Come facciamo però NOI ad essere sicuri che Arduino se ne sia accorto???

Arduino

La cosa più semplice è fargli fare qualcosa, ad esempio... accendere un led! Per fare ciò, occorre implementare il seguente circuito con Arduino, una breadboard, un led e una resistenza.

Implementato il circuito come in figura, andremo a caricare sulla scheda il seguente codice per Arduino:

Codice per Arduino

#define LED 13

void setup() {
    pinMode(LED, OUTPUT);
    Serial.begin(9600);
}

void loop() {
    if (Serial.available()) {
        char c = Serial.read();
        if (c == \'S\')
            digitalWrite(LED, HIGH);
        if (c == \'N\')
            digitalWrite(LED, LOW);
    }
}

Il codice è molto semplice da capire: il LED è collegato al pin 13, che viene impostato in OUTPUT, ovvero i dati usciranno dalla scheda Arduino al LED. Arduino è in ascolto sulla porta seriale e legge un carattere per volta: se il carattere è 'S' imposta come acceso il LED; se il carattere è 'N' lo imposta come spento.

Analogamente Python deve essere in grado di inviare i due caratteri ad Arduino.

Codice Python

import serial
import time

portaSeriale = "boh" # VEDI SOPRA

arduino = serial.Serial(portaSeriale,9600)
time.sleep(2)

carattere = 'A'

while carattere != 'C':
    carattere = input("S accende il LED, N lo spegne, C stop")
    c = carattere.encode('latin_1')
    arduino.write(c)    
    time.sleep(2)

arduino.close()

Tutto qua!

Rimane da provare e sperimentare un po'...