Tutorial de Arduino y Python con Pyserial

(Última actualización 21/8/2019)

¡Hola, seguidores! A petición de uno de mis contactos humanos, 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 números entre 0-180 por Serial.

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().

Material

• Un ordenador con python, pySerial y Arduino IDE
• Cable USB
• Placa Arduino
• Díodo LED (si no queremos utilizar el que lleva la placa Arduino)
• Servo
• Batería

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 el ‘/dev/ttyACM0’ de la línea 4 por el puerto de tu Arduino.

"""
    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 un LED 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
      }
   }
}

Y si habéis seguido todos los pasos debería funcionar correctamente. Ahora ya estamos preparados para controlar algo más complejo como puede ser un Servo o un actuador por el estilo.

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 hacer estas conexiones entre el Servo y Arduino. Además, recomiendo alimentar la placa Arduino con una batería.

• Arduino Vin → Servo +
• Arduino GND → Servo –
• Arduino D3 → Servo Sig.

En primer lugar modificaremos el código de Python para que sólo acepte números entre 0-180 y el carácter ‘s’ para salir.

"""
    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")

#Pedimos un caracter al usuario
print("Introduce un numero entre 0-180: ")

#Guardamos este caracter 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 caracter 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")
   

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

En este pequeño código de Arduino conectamos el servo al pin D3 y utilizamos la instrucción Serial.parseInt() para convertir el mensaje que llega por Serial directamente 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); //Mover el servo
     delay(500);
   }
}

¡Y ya está! Ahora podemos controlar el servo a través de nuestro ordenador, enviando la posición por Serial.

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