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파이썬과 아두이노를 활용한 창의력 개발: 포괄적인 가이드

파이썬과 아두이노를 결합하면 전자 프로젝트를 디자인하고 제어하기위한 강력한 도구를 만들 수 있습니다. 취미 숙련자, 새로운 조립자 또는 경험있는 개발자인 경우, 이 둘을 얽히게 하는 방법을 이해하면 프로젝트를 위한 새로운 시야를 열 수 있습니다. 이 글은 파이썬과 아두이노를 사용하여 창의력을 찾을 수 있는 포괄적인 가이드입니다.

파이썬 Pandas 데이터 프레임에서 코드 없이 데이터 시각화를 빠르게 생성하려면?

PyGWalker는 시각화와 함께 탐색적 데이터 분석을위한 파이썬 라이브러리입니다. PyGWalker (opens in a new tab)는 pandas 데이터프레임 (및 polars 데이터프레임)을 시각적 탐색을 위한 Tableau 스타일의 UI로 변환하여 Jupyter Notebook 데이터 분석 및 데이터 시각화 워크플로우를 간소화 할 수 있습니다.

PyGWalker for 데이터 시각화 (opens in a new tab)

아두이노와 파이썬의 융합

아두이노와 파이썬은 같은 동전의 두 면과 같습니다. 아두이노는 하드웨어의 영역에서 뛰어나고, 파이썬은 배우기 쉽고 다재다능한 프로그래밍 언어로 자리 잡았습니다.

메이커 운동에서 중요한 역할을 하는 아두이노는 대화형 하드웨어 프로젝트를 생성할 수 있도록 합니다. 그것은 아날로그 및 디지털 입력 및 출력을 포함하는 기본 회로를 포함합니다. 반면에 파이썬은 고수준, 다재다능한 프로그래밍 언어입니다. 그것은 가독성과 다재다능함으로 유명합니다. 이 조합은 아두이노의 하드웨어 제어와 파이썬의 용이함을 모두 결합하여 최고의 방법을 제공합니다.

파이썬과 아두이노의 진정한 잠재력을 발휘하려면 Firmata 프로토콜을 이해해야 합니다. Firmata는 컴퓨터 소프트웨어에서 마이크로컨트롤러와 통신하기 위한 프로토콜입니다. 이 프로토콜은 파이썬을 통해 아두이노의 센서 및 스위치를 제어하는 데 중요한 역할을 합니다.

Firmata 프로토콜: 파이썬과 아두이노 사이의 다리

Firmata 프로토콜은 아두이노 하드웨어가 파이썬에서 완벽하게 상호작용 할 수 있도록하는 무명의 영웅입니다. 이 일반적인 프로토콜을 사용하면 아두이노에 특별한 코드를로드하지 않고도 어느 컴퓨터에서 마이크로컨트롤러와 통신할 수 있습니다.

우리의 문맥에서 우리는 Firmata를 사용하여 아날로그 및 디지털 입력 및 출력에서 데이터를 쓰고 읽습니다. 따라서 파이썬으로 센서, 스위치 및 다양한 하드웨어 구성 요소를 제어할 수 있습니다. 기본적인 예제를 살펴 보겠습니다.

from pyfirmata import Arduino, util
 
board = Arduino('COM3')
 
it = util.Iterator(board)
it.start()
 
analog_0 = board.get_pin('a:0:i') # a = 아날로그, 0 = 핀 번호, i = 입력
analog_0.enable_reporting()
 
while True:
    reading = analog_0.read()
    if reading is not None:
        print(reading)

이 스크립트에서는 아날로그 핀 (a:0:i)에서 읽고 있습니다. 우리는 pyfirmata를 사용하여 아두이노와 통신하는 파이썬 라이브러리입니다. 이를 실행하려면 Arduino IDE를 설치하고 보드를 연결해야합니다.

아두이노의 기본 회로 이해

아두이노 프로젝트의 기본적인 부분은 기본 회로 이해입니다. 회로에는 저항, 커패시터, LED 및 센서 등 다양한 구성 요소가 사용되어 작업을 수행합니다. 아두이노 핀은 이러한 구성 요소를 제어합니다.

간단한 회로를 탐색하여 LED와 푸시 버튼을 사용하는 회로를 살펴 보겠습니다. 푸시 버튼이 눌리면 LED가 켜집니다. 다음은 아두이노 코드입니다.

const int buttonPin = 2;
const int ledPin = 13;

int buttonState = 0;

void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  pinMode(buttonPin, INPUT);
}

void loop() {
  buttonState = digitalRead(buttonPin);

  if (buttonState == HIGH) {
    digitalWrite(ledPin, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(ledPin, LOW);
  }
}

그리고 동일한 Python 코드입니다:

from pyfirmata import Arduino, util
 
board = Arduino('COM3')
button_pin = board.get_pin('d:2:i')
led_pin = board.get_pin('d:13:o')
 
it = util.Iterator(board)
it.start()
button_pin.enable_reporting()
 
while True:
    if button_pin.read() is True:
        led_pin.write(1)
    else:
        led_pin.write(0)

아두이노 하드웨어에서 회로가 작동하는 방식을 이해하는 것은 프로젝트를 효율적으로 디자인하는 데 필수적입니다. 새로운 아이디어를 탐구하고 현실로 만드는 데 권한을 부여합니다. 다음 섹션에서는 Python 프로그래밍을 위한 Arduino 환경 설정 프로세스를 안내합니다.

Python 프로그래밍을 위해 Arduino IDE 설정

Python과 아두이노를 시작하려면 먼저 Arduino IDE를 설치해야 합니다. Arduino IDE는 Arduino 보드에 코드를 작성하고 업로드하는 데 사용되는 소프트웨어 플랫폼입니다. 일반적으로 C++과 함께 사용되지만 Firmata 프로토콜을 사용하여 Python과 함께 사용할 수 있습니다.

공식 Arduino 웹 사이트에서 Arduino IDE를 다운로드하고 설치한 후, Firmata 프로토콜을 Arduino 보드에 업로드해야 합니다. IDE를 열고 File> Examples> Firmata> StandardFirmata로 이동한 다음 스케치를 Arduino 보드에 업로드하면 됩니다.

이제 Arduino가 Python과 통신할 수 있도록 Python 환경을 설정해야 합니다. Python 및 Arduino 상호 작용을 위해 'pyfirmata' 라이브러리를 사용할 것입니다. 다음 명령으로 설치할 수 있습니다.

pip install pyfirmata

축하합니다. 이제 Python에서 아두이노 보드가 명령을 받을 준비가 되었습니다!

첫 번째 Python과 아두이노 프로젝트 만들기

회로의 기본을 배우고 Firmata 프로토콜을 이해하고 아두이노 IDE를 설치하고 아두이노에 Firmata를 업로드하는 방법을 알아냈습니다. 이제 첫 번째 Python-controlled 아두이노 프로젝트를 만드는 시간입니다!

Python과 아두이노를 결합하면 가능성은 무궁무진합니다. 온도 제어 팬, 식물 자동 관수 시스템, 로봇 또는 집 안전 시스템을 만들 수 있습니다.

간단한 프로젝트로 시작해 보겠습니다. 특정 조건이 충족되면 LED를 켜는 Python 스크립트입니다.

온도가 일정한 임계값을 초과할 때 연결된 LED를 켜고 싶다고 상상해 보십시오. Python, 아두이노, 온도 센서 및 LED를 사용하여이 프로젝트를 쉽게 구현 할 수 있습니다. 다음은 이를 실현하기위한 파이썬 코드입니다.

from pyfirmata import Arduino, util
import time
 
board = Arduino('COM3')
 
it = util.Iterator(board)
it.start()
 
temp_sensor = board.get_pin('a:0:i')
led_pin = board.get_pin('d:13:o')
 
temp_sensor.enable_reporting()
 
while True:
    temp = temp_sensor.read()
    if temp is not None and temp > 30:   # if temperature exceeds 30
        led_pin.write(1)   # turn on the LED
    else:
        led_pin.write(0)   # turn off the LED
    time.sleep(1)

자주 묻는 질문

Q1: Python으로 아두이노 프로젝트를 사용할 수 있나요?

네, Python과 아두이노를 결합하면 하드웨어 프로젝트를 구축하고 제어하는 강력한 도구가 될 수 있습니다. C++을 사용한 전통적인 아두이노 프로그래밍 대신 Python의 간단함과 다용도성을 활용할 수 있습니다.

Q2: Python과 아두이노 프로젝트에서 Firmata 프로토콜의 역할은 무엇인가요?

Firmata 프로토콜은 본질적으로 아두이노 하드웨어와 Python 간의 연결 고리입니다. 이를 통해 아두이노 보드가 Python과 통신하도록하여 Python 스크립트를 사용하여 보드의 입력 및 출력을 제어하고 읽을 수 있습니다.

Q3: Python이 아두이노 IDE를 대체할 수 있나요?

아니오, Python은 아두이노 IDE를 대체 할 수는 없습니다. 아두이노 IDE는 아두이노 보드에 Firmata 프로토콜을 업로드하기 위해 필요합니다. 그러나 Firmata 프로토콜이 업로드 된 후 Python 스크립트를 작성하여 아두이노 하드웨어를 제어할 수 있습니다.