Programando Arduino com Python – Primeiros passos

Do server side actions até os sistemas embarcados, Python mostra-se útil como uma linguagem muitas vezes recomendada para os primeiro passos na programação.  Nesse artigo, faremos uma integração entre Python e Arduino, desde a integração até nosso próprio blink “pythonizado”.

Python, por quê?

É uma das linguagens mais utilizadas atualmente. Tem  como proposta a sua fácil sintaxe e utilização, diferentemente de linguagens como C, na qual Python foi escrita, e até o próprio C++.  Possui menor velocidade quando comparada as linguagens mencionadas, porém a sua simplicidade convenceu a realizarmos este teste.

Requisitos

Para esse exemplo, precisaremos de: 

• Computador com Python instalado e configurado, preferencialmente em sua versão mais recente.
• Python Shell ou qualquer IDE/editor de código de sua opção.
• Arduino IDE.
• Protoboard
• Placa Arduino Uno
• Cabos Jumpers (Macho – Macho)
• Leds

Nota: Usaremos o Python Shell (IDLE), que já vem junto ao Python e o prompt de comando para a execução de comandos Pip.

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Para começar

Como de praxe, vamos começar pelo básico, um blink LED. Com toda sua trivialidade, pode ser considerado até mesmo um projeto bobo, mas sua importância está em dar o primeiro passo rumo a um novo mundo.

A ideia aqui, é configurar tudo o que você precisa para prosseguir em projetos de Arduino feitos com Python sem deixar de realizar um projeto. Será o nosso Hello World. 

Para evitar a já mencionada trivialidade, faremos um blink modificado, que terá uma entrada para o usuário decidir quantas vezes quer que o LED pisque.

Conecte a terminal menor do LED (catodo) ao resistor de 220Ω e ao GN. Em seguida, conecte o terminal maior ao pino de sua escolha, no meu caso, o pino 13, conforme o diagrama apresentado.

Configurações

Com nosso circuito já montado, conectamos o Arduino ao computador e abrimos a Arduino IDE. Acesse Arquivos > Exemplos > Firmata > StandardFirmata, conforme a imagem a seguir:

Com o código aberto, faça o upload para a placa. Agora podemos começar a programar, desta vez, em Python.

Instale o Python (se ainda não tiver), conforme as orientações para o seu sistema operacional, disponível no site oficial. 

Abra seu o Python para instalar a biblioteca pyfirmata, necessária para realizar a comunicação entre o Arduino e o Python.

A instalação é realizada com o comando: 

pip install pyfirmata 

O comando pode ser dado pelo próprio Windows Search, pressionando o botão Win e digitando a linha para instalação, clique no comando e o terminal inicializará e instalará a biblioteca PyFirmata. Ou se preferir digite o comando no cmd ou bash.

Nota: Para aqueles que possuem mais de uma versão do Python instalada, certifique-se de abrir o IDLE/IDE na versão que você instalou a biblioteca PyFirmata, caso contrário, você irá se deparar com o erro de módulo não encontrado.

Código – Programando Arduino com Python

Após conclusão da instalação, abra o IDLE ou seu editor de preferência. Digite o código abaixo. Ele dará todas as funcionalidades necessárias para nossa aplicação.

Abrindo o IDLE, selecione File e New File ou pressione CTRL+N para criar um novo arquivo.

#by Jp - 24.02.2022
import pyfirmata #Importamos a biblioteca PyFirmata que realiza a comunicação entre Python e Arduino
import time #Importamos também a biblioteca padrão Time, com o objetivo de setar as pausas e marcações temporais entre as piscadas.
pin = 13 #Definimos para o Python que nosso pino é o 13.
port = 'COM3' #Configuramos a porta como a porta COM4. Esta configuração deve ser alterada caso sua placa não se configure nesta porta.
board = pyfirmata.Arduino(port) #Criamos a variável board que realizará os comandos a partir daqui

numeroBlink = input('Insira o número de vezes que o LED deve piscar:  ') #Temos um input, que pede ao usuário para inserir um número de piscadas para o LED realizar
print("Piscando " + numeroBlink + " vezes.") #Com este comando opcional, imprimimos na tela quantas vezes o led irá piscar.

for x in range(int(numeroBlink)):#A cada elemento no escopo da variável numeroBlink, realizar os seguintes comandos:
      board.digital[13].write(1)#Utilizamos a variável board e seu método .Digital para dizer ao pino 13 que ele deve acender
      time.sleep(1)#Colocamos uma pausa de 0.01 segundos
      board.digital[13].write(0)#Utilizamos a variável board e seu método .Digital para dizer ao pino 13 que ele deve apagar
      time.sleep(1)#Colocamos uma pausa de 0.01 segundos

Tendo criado o arquivo e adicionado o código é preciso salvar. Isso pode ser feito por CTRL+S, ou clicando em File e depois, Save, onde você será levado para salvar o arquivo no local de preferência com o nome de preferência:

Por fim, executamos o arquivo clicando na aba Run, ou pela tecla F5

Realizando estes processos, seu arquivo Python será criado, salvo e por fim executado.

Simples assim, executamos nosso código e temos então nosso blink melhorado feito exclusivamente com Python, sem a necessidade de inúmeras regras sintáticas ou blocos imensos de código, a facilidade não trivial é o que encanta.

Despeço-me por aqui, espero que tenham gostado e recomendo a todos que continuem a experimentar a combinação Python/Arduino.