Comunicação com um Arduino usando um Raspberry Pi

O Raspberry Pi e o Arduino podem se comunicar usando protocolos diferentes, incluindo Serial (uart), i2c e spi. Este guia mostrará como configurar a comunicação entre um Raspberry Pi e um Arduino usando o Interface serial (UART), que é o método mais comum e direto.

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O que você precisará

1. Raspberry Pi (Qualquer modelo com suporte GPIO, por exemplo, PI 3, PI 4)
2. Arduino (por exemplo, Uno, Mega, Nano)
3. Cabo USB (para conectar o Arduino ao Raspberry Pi)
4. Fios de jumper (se estiver usando a comunicação serial do GPIO)
5. Python instalado No Raspberry Pi
6. Arduino IDE instalado no Raspberry Pi ou um computador separado

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Etapa 1: Conectando o Arduino ao Raspberry Pi

Você pode conectar o Raspberry Pi ao Arduino usando USB ou o GPIO PINS.

Método 1: Conexão USB (recomendado)

1. Conecte o Arduino para o Raspberry Pi usando um cabo USB.
2. O Raspberry Pi detectará o Arduino como um dispositivo serial (por exemplo, /dev/ttyUSB0 ou /dev/ttyACM0).

Método 2: Usando pinos GPIO (serial de hardware)

1. Conecte o Arduino TX (pino 1) para Raspberry Pi RX (GPIO 15, pino 10).
2. Conecte o Arduino RX (pino 0) para Raspberry Pi TX (GPIO 14, pino 8).
3. Conectar GND para GND.
4. Desative o console serial interno do Raspberry Pi:

   sudo raspi-config
   

   • Navegar para Opções de interface> Porta serial.
   • Desative o shell de login em série, mas habilite o hardware da porta serial.
   • Reinicie o Raspberry Pi:

     sudo reboot
     

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Etapa 2: Instale as bibliotecas necessárias

Verifique se o seu Raspberry Pi possui as ferramentas de comunicação serial necessárias instaladas.

sudo apt update
sudo apt install python3-serial

Para verificar as portas seriais disponíveis:

ls /dev/tty*

Para uma conexão USB, procure /dev/ttyUSB0 ou /dev/ttyACM0.

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Etapa 3: Envie um esboço de Arduino

Para enviar dados do Arduino para o Raspberry Pi, envie este simples Esboço Arduino usando o Arduino IDE.

void setup() {
  Serial.begin(9600); // Start serial communication
}

void loop() {
  Serial.println("Hello from Arduino!"); // Send message
  delay(1000);
}

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Etapa 4: Leia dados de série no Raspberry Pi

Crie um script python no Raspberry Pi para ler os dados do Arduino.

Exemplo de código Python

import serial
import time

# Open the serial port (Change ttyUSB0 if necessary)
ser = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', 9600, timeout=1)
time.sleep(2)  # Wait for connection

try:
    while True:
        if ser.in_waiting > 0:
            data = ser.readline().decode('utf-8').strip()
            print(f"Received: {data}")
except KeyboardInterrupt:
    print("Exiting...")
    ser.close()

• Certifique -se disso /dev/ttyUSB0 corresponde à sua porta serial detectada.
• Execute o script:

  python3 serial_read.py
  

• Você deveria ver "Olá de Arduino!" impresso a cada segundo.

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Etapa 5: enviando dados do Raspberry Pi para Arduino

Modifique o Código Arduino Para receber dados do Raspberry Pi:

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  if (Serial.available() > 0) {
    String received = Serial.readStringUntil('\\n');
    Serial.print("Raspberry Pi Sent: ");
    Serial.println(received);
  }
}

Modifique o Código Python Para enviar dados para o Arduino:

ser.write(b"Hello from Raspberry Pi!\\n")

• Agora, o Arduino receberá mensagens enviadas pelo Raspberry Pi.

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Métodos de comunicação alternativos

1. I2C Comunicação (para múltiplos arduinos)

   • Raspberry Pi age como Mestre, Arduino age como Escravo.
   • Ativar i2c:

     sudo raspi-config
     

   • Instale as bibliotecas necessárias:

     sudo apt install python3-smbus i2c-tools
     

   • Usar Wire.h No lado Arduino para a comunicação I2C.

2. Comunicação SPI (para transferência de dados de alta velocidade)

   • Requer Arduino habilitado para Spi e SPI.h biblioteca.
   • Mais rápido que o uart e i2c, mas requer mais fiação.

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Solução de problemas

1. Arduino não detectado no Raspberry Pi

   • Correr ls /dev/tty* Para verificar os dispositivos seriais disponíveis.
   • Verifique se a porta serial correta está especificada no script python.

2. Permissão negado erro

   • Adicione seu usuário ao dialout grupo:

     sudo usermod -aG dialout $USER
     sudo reboot
     

3. Caracteres de lixo na saída

   • Garantir Ambos os dispositivos usam a mesma taxa de transmissão (por exemplo, 9600).
   • Adicione um pequeno atraso (time.sleep(2)) Antes de ler dados em Python.

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Conclusão

Seguindo este guia, você pode estabelecer Comunicação em série entre um Arduino e um Raspberry Pi, permitindo que eles trocassem dados por Projetos de IoT, integração de sensores e sistemas de automação. Experimente com I2c e spi Para aplicações mais avançadas!