利用Arduino和Raspberry Pi 学习电子编程
by shumeipainet@163.com (designspark)
at 2012-07-16 09:40:19
original http://www.shumeipai.net/read.php?tid-489.html
Arduino是一个受欢迎的开放源硬体平台，通常会应用于机械人制作或家居自动化等项目，Arduino使用的是微控制器，而Raspberry Pi使用的是应用处理器，所以它们的应用范围并不会有太大的冲突，Raspberry Pi甚至能够成为Arduino的开发平台，让我为大家分析现时开发者们对这两个开发平台的看法。
Arduino和Raspberry Pi之间的通讯
Simon Monk的博客中提到了如何使用Python实现两者之间的通讯，Arduino会传送'Hello Pi'的讯号，而Raspberry Pi1便会传送数字讯号给Arduino，Arduino便会根据该讯号闪耀LED特定的次数。
Arduino方面，作者推荐使用Arduino Uno型号，软件版本为1.0，较旧的版本会由于FTDI(把USB信号转换成RS-232或TTL串列传输的技术)的讯号产生而引起USB通讯问题，把文章中Arduino的程序烧录到Arduino就可以了。
Raspberry Pi方面，我们要使用特定的Python库 - pySerial ，这个库包含了Arduino的指令，有关指令可以参考这个网站。以下的步骤要在Raspberry Pi上执行。
步驟1: 在这个网站下载pyserial-2.5.tar.gz ，然后储存到Raspberry Pi 桌面中的'other'文件夹。
步骤2: 由于我们下载的是gziped tar文件，我们需要解压(unzip)和解取(untar)该文件，请于终端器(Terminal)中输入以下指令:
cd /home/pi/Desktop/other
gunzip pyserial-2.5.tar.gz
tar - xvf pyserial-2.5.tar
步骤3: 安装pySerial，请于终端器(Terminal)中输入以下指令:
cd pyserial-2.5
sudo python setup.py install
步骤4: 执行Python 2，在菜单中的'Programming'可以找到。
执行以上步骤后，我们便可以利用Python库存取串行口，以下的图片是有关的Python执行代码，是Arduino与Raspberry Pi通讯的主要程序。
import serial
ser = serial.Serial('/dev/ttyACM0', 9600)
我们的代码要在这两行代码后，第二行代码的'9600'代表串行通讯的波特率(Baud Rate)，而'/dev/ttyACM0' 代表Arduino通讯的USB介面。要知道USB接口的名称，可以在不连接Arduino的情况下于终端器(Terminal)中输入以下指令，然后连接Arduino并且再次输入命令，若果你看到新的名称，那么这就是你所使用的接口名称:
ls /dev/tty*
以下的命令是主要用来读取Arduino传送的讯息和命令Arduino闪耀LED的次数。
ser.readline()
ser.write('5')
Arduino和Raspberry Pi的桥梁 - Ponte
由于Raspberry Pi只有2个USB接口，直接以USB接口连接Arduino跟Raspberry Pi的话，在开发方面会浪费了这个USB接口，所以外国的Raspberry Pi用家正在开发名为Ponte 的电路板，除了用来连接Arduino和Raspberry Pi外，亦可以连接Arduino扩展板和Raspberry Pi，这个过程不需要用到USB接口。软件方面，他们推荐使用WiringPi，WiringPi提供了C、Ruby和Python版本。硬件方面，他们亦提供了现时的电路图设计和电路布线图。当原型产品成熟后，他们会以开放源硬体项目发放Ponte电路板。
图. Ponte 电路图设计
图. Ponte 电路布线图
ARDX Arduino 初学者工具包
介绍了一些Arduino与Raspberry Pi的通讯方法后，我们看看现时的开发者会利用这两个开发平台作什么用途。
上图是Seed Studio提供的ARDX Arduino 初学者工具包，内里提供了十三个不同的教学应用，例如LED闪耀、马达控制、 伺服电动机控制和继电器控制等。当你能够对Arduino进行基本的操作后，可以利用不同类型的扩展板作一些进阶的应用，例如LCD控制和GPS应用等。
Raspberry Pi的Arduino集成开发环境
如果大家在Raspberry Pi中安装的影像是Raspbian的话，可以使用内置的Arduino集成开发环境编写和上载程序到Arduino，上图是Arduino和Raspberry Pi的连接实况。
而Raspberry Pi则连接到12吋的旧式Phillips电视机，除了高清显示器的支援外，Raspberry Pi亦支援旧式的显示器。就是这样的设置，我们就能够同时学习电子编程和应用程式编程了。
这样的开发环境只要加上WiFi 存取器和手提充电器，便可以在需要的时候存取WiFi网络并下载代码、更新程式，其余的时间便可以专注于Arduino和Raspberry Pi的开发，传统个人电脑的需求亦大大减少。
总结
Arduino的庞大社群支援和多样化的扩展板对于Raspberry Pi的开发十分重要，希望大家能够建立两个平台的通讯后，多设计一些有关Raspberry Pi的应用程式。