使用Raspberry Pi与Arduino进行通信

Raspberry Pi和Arduino可以使用不同的协议，包括 串行（UART），I2C和SPI。本指南将向您展示如何使用Raspberry Pi和Arduino之间建立通信 串行接口（UART），这是最常见，最直接的方法。

你需要什么

覆盆子pi （任何具有GPIO支持的模型，例如PI 3，PI 4）
Arduino （例如，UNO，Mega，Nano）
USB电缆 （将Arduino连接到Raspberry Pi）
跳线（如果使用GPIO串行通信）
安装了Python 在覆盆子pi上
Arduino IDE 安装在覆盆子Pi或单独的计算机上

步骤1：将Arduino连接到Raspberry Pi

您可以使用Raspberry Pi将Raspberry Pi连接到Arduino USB 或 GPIO引脚.

方法1：USB连接（推荐）

连接 Arduino到Raspberry Pi 使用USB电缆。
Raspberry Pi将检测到Arduino作为串行设备（例如， /dev/ttyUSB0 或者 /dev/ttyACM0).

方法2：使用GPIO引脚（硬件串行）

连接 Arduino TX（引脚1） 到 Raspberry Pi rx（GPIO 15，引脚10）.
连接 Arduino RX（引脚0） 到 覆盆子Pi TX（GPIO 14，引脚8）.
连接 GND到GND.
禁用Raspberry Pi的内置串行控制台：
```
sudo raspi-config
```
- 导航到 接口选项>串行端口.
- 通过串行禁用登录外壳，但启用串行端口硬件。
- 重新启动覆盆子Pi：
```
sudo reboot
```

步骤2：安装所需库

确保您的Raspberry Pi已安装了必要的串行通信工具。

sudo apt update
sudo apt install python3-serial

要检查可用的串行端口：

ls /dev/tty*

对于USB连接，请寻找 /dev/ttyUSB0 或者 /dev/ttyACM0.

步骤3：上传Arduino草图

要将数据从Arduino发送到Raspberry Pi，请上传此简单 Arduino素描 使用 Arduino IDE.

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

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

步骤4：阅读Raspberry Pi的序列数据

在Raspberry Pi上创建一个Python脚本，以读取Arduino的数据。

Python代码示例

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()

确保这一点 /dev/ttyUSB0 匹配您检测到的串行端口。
运行脚本：
```
python3 serial_read.py
```
你应该看 “来自Arduino的您好！” 每秒打印一次。

步骤5：将Raspberry Pi的数据发送到Arduino

修改 Arduino代码 从Raspberry Pi接收数据：

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

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

修改 Python代码 将数据发送到Arduino：

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

现在，Arduino将收到Raspberry Pi发送的消息。

替代通信方法

I2C通信 （对于多个arduinos）
- 覆盆子Pi充当掌握，Arduino充当奴隶.
- 启用I2C：
```
sudo raspi-config
```
- 安装所需库：
```
sudo apt install python3-smbus i2c-tools
```
- 使用 Wire.h 在Arduino方面进行I2C通信。
SPI通信 （用于高速数据传输）
- 需要 Spi-nable Arduino 和 SPI.h 图书馆。
- 比UART和I2C快，但需要 更多接线.

故障排除

Arduino在Raspberry Pi上未检测到
- 跑步 ls /dev/tty* 检查可用的串行设备。
- 确保在Python脚本中指定正确的串行端口。
权限拒绝错误
- 将您的用户添加到 dialout 团体：
```
sudo usermod -aG dialout $USER
sudo reboot
```
输出中的垃圾字符
- 确保 两种设备都使用相同的波特率 （例如。， 9600).
- 添加一个小延迟（time.sleep(2)）阅读Python中的数据之前。