Python程序員在編程Arduino時(shí)面臨的第一個(gè)挑戰(zhàn)是語(yǔ)言不同。Arduino IDE使用的是受C和C++啟發(fā)的語(yǔ)言。實(shí)際上，像Arduino這樣的平臺(tái)與Python非常搭配，特別適用于需要與傳感器和其他物理設(shè)備集成的應(yīng)用程序。如果您已經(jīng)掌握了Python的基礎(chǔ)知識(shí)，那么您可以通過(guò)使用Python來(lái)控制Arduino來(lái)入門(mén)。本文目的主要是向您展示如何使用PinPong庫(kù)通過(guò)Python與Arduino進(jìn)行通信，以幫助您開(kāi)發(fā)自己的電子項(xiàng)目。

一、為什么是PinPong庫(kù)？

PinPong庫(kù)是一個(gè)用于控制開(kāi)源硬件開(kāi)發(fā)板的Python庫(kù)。它基于Firmata協(xié)議，并兼容MicroPython語(yǔ)法。使用PinPong庫(kù)，您可以使用Python代碼控制各種常見(jiàn)的開(kāi)源硬件設(shè)備。其基本原理是將特定的固件燒錄到硬件板上，通過(guò)串行通信使板與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通信以執(zhí)行各種命令。PinPong庫(kù)簡(jiǎn)化了與 Arduino 板上的數(shù)字引腳和模擬引腳進(jìn)行交互的過(guò)程。通過(guò) PinPong，您可以使用 Python 代碼控制 Arduino 的輸入和輸出，包括讀取傳感器數(shù)據(jù)、控制執(zhí)行器等。

“PinPong”的名稱源自“Pin”和“Pong”，其中“Pin”指的是硬件板上的引腳，而“PinPong”聽(tīng)起來(lái)像“乒乓球”，代表信號(hào)的來(lái)回傳遞的特性。 PinPong庫(kù)的設(shè)計(jì)旨在使開(kāi)發(fā)人員在開(kāi)發(fā)過(guò)程中不受特定硬件模型的限制，使他們能夠?qū)Ｗ⒂谲浖?shí)現(xiàn)。即使您最初使用Arduino開(kāi)發(fā)程序，也可以通過(guò)修改硬件參數(shù)輕松切換到另一個(gè)兼容的開(kāi)發(fā)板，如PinPong板。

二、PinPong庫(kù)的主要特點(diǎn)

高度靈活：支持的Arduino板包括Uno、Leonardo、Mega2560、ESP32板（如HandPy）、micro:bit、Unihiker（行空板）等。它還支持50多種傳感器，并將逐步支持其他開(kāi)發(fā)板和擴(kuò)展庫(kù)。

與MicroPython兼容：MicroPython是Python編程語(yǔ)言的一個(gè)變種，以其簡(jiǎn)單和易讀性而廣為人知和使用。通過(guò)與MicroPython兼容，PinPong簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)過(guò)程，使開(kāi)發(fā)人員能夠利用他們現(xiàn)有的Python知識(shí)來(lái)編程和控制硬件。

三、如何安裝PinPong庫(kù)

在安裝PinPong庫(kù)之前，請(qǐng)確保計(jì)算機(jī)上已安裝Python 3。下面分別介紹如何在Windows、Linux、Mac OS安裝PinPong庫(kù)。

在Windows上安裝PinPong庫(kù)

Python 3下載完成后，按照提示進(jìn)行安裝。注意安裝過(guò)程的最后一步，確保選中“Add to PATH”選項(xiàng)，將Python添加到系統(tǒng)的環(huán)境變量中。

打開(kāi)命令提示符。使用Win+R快捷鍵，輸入“cmd”，然后按Enter鍵。

安裝PinPong庫(kù)。在命令提示符窗口中輸入“pip install pinpong”，等待片刻，直到安裝完成。

信息查詢。要獲取當(dāng)前版本信息、官方文檔網(wǎng)站、庫(kù)列表和端口號(hào)，請(qǐng)?jiān)凇皫椭睢碧崾局休斎搿皃ingpong”。

在Linux上安裝PinPong庫(kù)

安裝了Python 3之后，您可以通過(guò)在終端中輸入“sudo pip install pinpong”來(lái)進(jìn)行PinPong安裝。

在Mac OS上安裝PinPong庫(kù)

安裝了Python 3之后，您可以按照以下步驟安裝PinPong庫(kù)：

打開(kāi)任何Finder窗口，按下Shift+Command+U。雙擊“終端”應(yīng)用程序。在終端中，輸入命令“sudo pip install pinpong”來(lái)安裝PinPong庫(kù)。

四、重要的PinPong庫(kù)示例

重要的PinPong庫(kù)示例對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)是必不可少的，包括基礎(chǔ)、常用和擴(kuò)展庫(kù)示例。這些示例可以幫助學(xué)習(xí)者理解和學(xué)習(xí)如何利用這些庫(kù)來(lái)快速開(kāi)發(fā)與PinPong相關(guān)的應(yīng)用程序或項(xiàng)目。

常用PinPong庫(kù)示例：

常用PinPong庫(kù)示例可以幫助您快速驗(yàn)證模塊的使用方法。將代碼復(fù)制粘貼到Python編輯器中，并據(jù)使用的板型修改板的初始化配置。基本庫(kù)示例中的模塊是通過(guò)Board庫(kù)導(dǎo)入的。

示例：LED閃爍

將Arduino主控板連接到Windows或Linux計(jì)算機(jī)。控制Arduino UNO板上的內(nèi)置LED每秒閃爍一次

除了如上的基礎(chǔ)PinPong庫(kù)示例可用，演示如何使用按鈕控制Arduino UNO板上的內(nèi)置LED，改變LED的亮度，并測(cè)試模擬引腳中斷功能。

實(shí)用的PinPong庫(kù)示例：

常見(jiàn)庫(kù)示例中的模塊是通過(guò)board庫(kù)導(dǎo)入的。

示例：控制舵機(jī)電機(jī)

此之外，PinPong庫(kù)中還有其他實(shí)用示例。這些示例涵蓋了控制蜂鳴器進(jìn)行聲音生成，從超聲波傳感器讀取數(shù)據(jù)，從DHT傳感器獲取溫度和濕度讀數(shù)，以及管理WS2812單線RGB LED燈。

擴(kuò)展的PinPong庫(kù)示例

擴(kuò)展庫(kù)示例中的模塊是通過(guò)libs庫(kù)導(dǎo)入的。您可以使用終端輸入“pinpong”來(lái)查詢支持的列表和使用方法。所有示例程序代碼都可以在安裝目錄下的“examples”文件夾中找到。

示例：顏色識(shí)別

將TCS34725顏色傳感器連接到Arduino板的I2C引腳（SCL和SDA），該Arduino板連接到Windows或Linux計(jì)算機(jī)。從I2C TCS34725顏色傳感器中獲取顏色值。

其他擴(kuò)展的PinPong庫(kù)示例包括從I2C TCS34725顏色傳感器、I2C超聲波傳感器（URM09）、I2C MLX90614紅外溫度傳感器以及使用I2C讀取卡片信息的NFC模塊等讀取值的示例。

使用PinPong庫(kù)通過(guò)Python進(jìn)行的Arduino項(xiàng)目

自動(dòng)澆水系統(tǒng)

為了確保植物的健康生長(zhǎng)，定期澆水是必要的。然而，我們經(jīng)常會(huì)忘記給植物澆水，這可能導(dǎo)致植物枯萎。為了避免這樣的問(wèn)題，我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)澆水系統(tǒng)。

自動(dòng)澆水系統(tǒng)的第一步： 驅(qū)動(dòng)繼電器

硬件設(shè)置：

1、控制器：Arduino UNO，IO傳感器擴(kuò)展板V7.1/

2、模塊：繼電器模塊/

3、連接：Type A到B的USB電纜

4、將繼電器連接到數(shù)字引腳13

開(kāi)始編碼：

繼電器通過(guò)切換數(shù)字引腳的高低狀態(tài)來(lái)控制。我們可以參考基礎(chǔ)庫(kù)的官方文檔中的“Digital Output”示例。運(yùn)行這個(gè)程序會(huì)使繼電器發(fā)出咔噠聲，隨著LED的閃爍而切換。

自動(dòng)澆水系統(tǒng)的第二步：使用繼電器控制水泵

為了實(shí)現(xiàn)澆水功能，我們需要使用一個(gè)水泵。然而，大多數(shù)水泵的工作電壓為12V，而Arduino UNO的輸出電壓為5V，這對(duì)直接驅(qū)動(dòng)水泵來(lái)說(shuō)是不足夠的。在這種情況下，我們需要使用繼電器來(lái)控制水泵。

硬件設(shè)置

1、控制器：Arduino UNO，IO傳感器擴(kuò)展板V7.1/

2、模塊：繼電器模塊，水泵，12V電源

3、連接：Type A到B的USB電纜

4、將繼電器連接到數(shù)字引腳13

5、將水泵連接到繼電器

開(kāi)始編碼

您可以使用time模塊的time.strftime函數(shù)來(lái)確定時(shí)間。在示例中，它每天在15:30:10設(shè)置“Watering”。在實(shí)際使用中，您可以相應(yīng)地添加繼電器控制功能。

添加繼電器以實(shí)現(xiàn)每日定時(shí)澆水功能。

關(guān)于更多pinpong庫(kù)的介紹，您可以查看pinpong官方文檔。

總結(jié)

PinPong庫(kù)為Python開(kāi)發(fā)者提供了一種便捷的方式來(lái)控制Arduino板。它簡(jiǎn)化了與Arduino的通信過(guò)程，使得使用Python編程語(yǔ)言控制Arduino變得更加容易和靈活。無(wú)論是初學(xué)者還是有經(jīng)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)者，PinPong庫(kù)都是一個(gè)有價(jià)值的工具，用于構(gòu)建各種物聯(lián)網(wǎng)和嵌入式系統(tǒng)項(xiàng)目。因此，如果你是一名Python程序員，希望探索Arduino世界，本教程為你提供了一個(gè)很好的起點(diǎn)。