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 pyqt5Для 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: