Tutorial de Arduino y Python con Pyserial

(Última actualización 01/02/2021)

¡Hola, humanos! A petición de uno de nuestros lectores, hoy haré un breve tutorial sobre interacción entre Arduino y Python utilizando pySerial.

En la primera parte intentaremos controlar un LED mediante comandos que enviaremos de nuestro ordenador a Arduino utilizando un sencillo programa en Python. En la segunda parte moveremos un pequeño servo enviando un número entero entre 0-180 por Serial, que se corresponderá al ángulo del servo.

El concepto

Conceptualmente, el tutorial de hoy es muy sencillo. Tenemos un código en python ejecutándose dentro de nuestro ordenador que envía mensajes (carácteres) a la placa Arduino.

En el primer ejemplo, la placa Arduino estará cargada con un programa leerá estos mensajes y encenderá el LED 13 si recibe el carácter ‘e’, y lo apagará si recibe el carácter ‘a’. ¿Fácil, no?

En el segundo ejemplo, Arduino convertirá el mensaje que le llegue a un número entero y lo pasará como parámetro a la función serial.write(), que se encargará de mover el servo.

Material

• Un ordenador con Python y pySerial
• Placa Arduino. Los ejemplos de este tutorial han sido probados sobre los modelos Nano y UNO.
• LED, si no queremos utilizar el que ya lleva la placa Arduino en el pin D13
• Servo. Dependiendo del modelo, puede que necesites también una batería para alimentarlo.

1. Controlar un LED con Python

Primero escribiremos el código en python que deberemos ejecutar en nuestro ordenador. Éste código lee un carácter introducido por el usuario y lo envía por Serial a Arduino. Si se escribe una ‘s’, salimos del programa. Recuerda cambiar la dirección ‘/dev/ttyUSB0’ del código por la de tu placa Arduino.

(Nota importante: Si utilizáis Python 3, tendréis que cambiar la función raw_input() por input() )

"""
    PROGRAMA DE PYTHON
    Pide un caracter al usuario y lo envia por Serial.

"""


import serial

#Inicializamos el puerto de serie a 9600 baud
ser = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', 9600)

#Mostramos una chuleta con todos los comandos
print("Lista de comandos: \n 'e' - Encender led \n 'a' - Apagar led \n 's' - Salir del programa\n")

#Pedimos un caracter al usuario
print("Introduce un caracter: ")

#Guardamos este caracter en una variable
entrada = raw_input()

#Introduciendo 's' salimos del bucle
while entrada != 's':

   #Enviamos el caracter por serial, codificado en Unicode
   ser.write(str(entrada).encode())

   #Mostramos el caracter enviado por pantalla
   print("He enviado: " + str(entrada))

   #Y pedimos un nuevo caracter al usuario
   print("Introduce un caracter: ")
   entrada = raw_input()

Guardamos este código en un fichero con extensión ‘.py’ . Ahora habrá que escribir el código para Arduino, que sencillamente encenderá el LED del pin D13 al recibir ‘e’ por Serial y lo apagará al recibir ‘a’.

/*
    CODIGO PARA ARDUINO
    Enciende el LED 13 al recibir el caracter 'e' por Serial, y lo apaga
    al recibir el caracter 'a'
*/

#define LED 13

int mssg = 0; //variable para guardar el mensaje
 
void setup()
{
   pinMode(LED, OUTPUT); //establecemos el pin D13 como salida
   Serial.begin(9600); //inicializamos Serial
}
 
void loop()
{
   if (Serial.available() > 0)
   {
      mssg = Serial.read(); //leemos el serial
 
      if(mssg == 'e')
      {
         digitalWrite(13, HIGH); //si entra una 'e' encendemos el LED
      }
      else if(mssg == 'a')
      {
         digitalWrite(13, LOW); //si entra una 'a' apagamos el LED
      }
   }
}

Si todo ha funcionado bien, deberiáis ver que se enciende el led de Arduino cada vez que introducís el carácter ‘e’ en vuestra consola, y se apaga al enviar el carácter ‘a’.

2. Controlar un Servo

En esta segunda parte aprenderemos a mover un servo con pySerial. El programa de Python enviará números enteros entre 0 y 180 (correspondientes al ángulo de giro) y la placa Arduino los leerá y moverá el servo.

Tendremos que conectar el servo al pin D3 de Arduino. Si es un servo pequeño y no estamos utilizando baterías, podemos alimentarlo con los pines GND y 5V de Arduino.

Una vez hechas las conexiones, modificaremos el código de Python para que sólo acepte números enteros entre 0-180 y el carácter ‘s’ para salir.

(Nota importante: Si utilizáis Python 3, tendréis que cambiar la función raw_input() por input() )

"""
    PROGRAMA DE PYTHON
    Pide un entero entre 0-180 al usuario y lo envia por Serial.

"""


import serial

#Inicializamos el puerto de serie a 9600 baud
ser = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', 9600)

#Mostramos una chuleta con todos los comandos
print("Introduce un numero entre 0-180, o 's' para salir del programa\n")

#Guardamos el numero en una variable
entrada = raw_input()

#Introduciendo 's' salimos del bucle
while entrada != 's':

   #Si el numero es valido, se envia por serial
   if(int(entrada) >= 0 and int(entrada) <= 180):

      #Enviamos el numero por serial, codificado en Unicode
      ser.write(str(entrada).encode())

      #Mostramos el numero enviado por pantalla
      print("He enviado: " + str(entrada))

   #Si el numero no es valido, mostramos un mensaje de error
   else:
      print("Error: introduce un numero entre 0-180, o 's' para salir")
   

   #Pedimos un nuevo numero al usuario
   print("Introduce un numero entre 0-180: ")
   entrada = raw_input()

Ahora hay que escribir el programa para Arduino. En este código conectamos el servo al pin D3 y utilizamos la instrucción Serial.parseInt() para convertir el mensaje que llega por Serial a un número entero.

/*
    CODIGO PARA ARDUINO
    Mueve un servo segun el valor recibido por Serial
*/
#include <Servo.h>

#define SER 3 //Pin para el servo

Servo servo; //Objeto servo

int mssg; //Variable para guardar el mensaje recibido por serial
 
void setup()
{
   //Inicializamos el servo y el Serial:
   servo.attach(SER);
   Serial.begin(9600);
}
 
void loop()
{
   if (Serial.available() > 0)
   {
     mssg = Serial.parseInt(); //Leemos el serial
     servo.write(mssg); //Movemos el servo
     delay(50);
   }
}

¡Y ya está! Ahora podemos controlar el servo a través de nuestro ordenador enviando el valor del ángulo por Serial.