Arduino筆記(13)：使用Firmata 協定，Arduino 也可以執行 Python

最近大多研究 Raspberry Pi 的GPIO或相關伺服器服務，撰寫的控制數位訊號的使用 Python語言，心想不知道是否可以透過 Python 語言來控制 Arduino？找了一些相關資料後，發現 Firmata 這個協定可以做到，以下就來研究一下如何透過 Python 控制 Arduino 接腳的電位。

[Firmata]

Firmata 是一個微控制器通信的協議，透過該協定，可以讓電腦或手持式裝置進行控制。只要任何微控制器裝了適當的 Firmata 程式，就可以讓不同電腦或手持式裝置搭配的軟體使用，而這些軟體使用的語言包括 python、Perl、Java、.NET及 iOS 等，均可透過安裝 Library 的方式，使用該協定控制各種不同微控制器。

市面上的各種微控制器中，以 Arduino 對於 Firmata 的整合度最高，而 Arduino 的 IDE內也內建多個 Farmata 的應用，可以讓使用者快速撰寫不同語言來控制 Arduino。

Python 如要控制 Arduino 有以下幾個 Library 可使用：
• https://github.com/firmata/pyduino
• https://github.com/lupeke/python-firmata
• https://github.com/tino/pyFirmata
• https://github.com/MrYsLab/PyMata
• https://github.com/MrYsLab/pymata-aio

以上各Library 以 pyduino和 python-firmata發展較早，pyFirmata 對於 I2C的支援沒有 Pymata 好，而 Pymata如要支援步進馬達、感測類裝置(如 HC-SRO4) 等需要另外安裝 FirmataPlus for PyMata。

pymata-aio 是新一代的 PyMata，除了容易使用外，同時核心使用 Python asyncio library，可得到最佳的效能。如果要使用 pymata-aio Library，需先安裝 Python 3.5版以上。而 PyMata 就只需安裝 Python 2.7以上即可。

[安裝 pyMata]

• 下載安裝 Python，至少需要 2.7.6 之後的版本
• 下載安裝 pySerial，PyMata 跟 Arduino 的通訊是透過串列連結的方式，pySerial library 可以提供所需的通訊支援。首先到 github.com/pyserial ，檔點擊右方綠色 [Close or Download] ➜ [Download ZIP]，將下載的 Zip 檔 pyserial-master.zip 解壓縮到某個目錄。

• 到 GitHub MrYsLab PyMata 點擊右方綠色 [Close or Download] ➜ [Download ZIP]，將下載的 Zip 檔 pyfirmata-master.zip 解壓縮到某個目錄。

== 以下是 Windows 用戶的設定方式 ==
• 在Windows 設定 Python Scripts 執行路徑：

[Windows] ➜ [控制台] ➜ [系統及安全性] ➜ [系統] ➜ [進階系統設定] ➜ [環境變數]

將安裝 Python的路徑(如 C:\Python27\Scripts)加到 PATH變數最後面：

• 開啟 CMD 視窗，更改目錄路徑，執行安裝指令：

D:\> cd \py
D:\Py> easy_install pyserial-master 
D:\Py> easy_install PyMata-master

就可看到以下畫面：

== 以下是 Linux 用戶的設定方式 ==
• 下載 pyserial 及 PyMata Library：

$ git clone https://github.com/pyserial/pyserial.git

$ git clone https://github.com/MrYsLab/PyMata.git

• 執行安裝
$ cd pyserial
$ sudo python setup.py install
$ cd ../PyMata
$ sudo python setup.py install
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• 驗證是否安裝成功，進入Python，Import 安裝的兩個 Library