Python程序員在編程Arduino時面臨的第一個挑戰是語言不同。Arduino IDE使用的是受C和C++啟發的語言。實際上，像Arduino這樣的平臺與Python非常搭配，特別適用于需要與傳感器和其他物理設備集成的應用程序。如果您已經掌握了Python的基礎知識，那么您可以通過使用Python來控制Arduino來入門。本文目的主要是向您展示如何使用PinPong庫通過Python與Arduino進行通信，以幫助您開發自己的電子項目。

一、為什么是PinPong庫？

PinPong庫是一個用于控制開源硬件開發板的Python庫。它基于Firmata協議，并兼容MicroPython語法。使用PinPong庫，您可以使用Python代碼控制各種常見的開源硬件設備。其基本原理是將特定的固件燒錄到硬件板上，通過串行通信使板與計算機之間進行通信以執行各種命令。PinPong庫簡化了與 Arduino 板上的數字引腳和模擬引腳進行交互的過程。通過 PinPong，您可以使用 Python 代碼控制 Arduino 的輸入和輸出，包括讀取傳感器數據、控制執行器等。

“PinPong”的名稱源自“Pin”和“Pong”，其中“Pin”指的是硬件板上的引腳，而“PinPong”聽起來像“乒乓球”，代表信號的來回傳遞的特性。 PinPong庫的設計旨在使開發人員在開發過程中不受特定硬件模型的限制，使他們能夠專注于軟件實現。即使您最初使用Arduino開發程序，也可以通過修改硬件參數輕松切換到另一個兼容的開發板，如PinPong板。

二、PinPong庫的主要特點

高度靈活：支持的Arduino板包括Uno、Leonardo、Mega2560、ESP32板（如HandPy）、micro:bit、Unihiker（行空板）等。它還支持50多種傳感器，并將逐步支持其他開發板和擴展庫。

與MicroPython兼容：MicroPython是Python編程語言的一個變種，以其簡單和易讀性而廣為人知和使用。通過與MicroPython兼容，PinPong簡化了開發過程，使開發人員能夠利用他們現有的Python知識來編程和控制硬件。

三、如何安裝PinPong庫

在安裝PinPong庫之前，請確保計算機上已安裝Python 3。下面分別介紹如何在Windows、Linux、Mac OS安裝PinPong庫。

在Windows上安裝PinPong庫

Python 3下載完成后，按照提示進行安裝。注意安裝過程的最后一步，確保選中“Add to PATH”選項，將Python添加到系統的環境變量中。

打開命令提示符。使用Win+R快捷鍵，輸入“cmd”，然后按Enter鍵。

安裝PinPong庫。在命令提示符窗口中輸入“pip install pinpong”，等待片刻，直到安裝完成。

信息查詢。要獲取當前版本信息、官方文檔網站、庫列表和端口號，請在“幫助命令”提示中輸入“pingpong”。

在Linux上安裝PinPong庫

安裝了Python 3之后，您可以通過在終端中輸入“sudo pip install pinpong”來進行PinPong安裝。

在Mac OS上安裝PinPong庫

安裝了Python 3之后，您可以按照以下步驟安裝PinPong庫：

打開任何Finder窗口，按下Shift+Command+U。雙擊“終端”應用程序。在終端中，輸入命令“sudo pip install pinpong”來安裝PinPong庫。

四、重要的PinPong庫示例

重要的PinPong庫示例對于初學者來說是必不可少的，包括基礎、常用和擴展庫示例。這些示例可以幫助學習者理解和學習如何利用這些庫來快速開發與PinPong相關的應用程序或項目。

常用PinPong庫示例：

常用PinPong庫示例可以幫助您快速驗證模塊的使用方法。將代碼復制粘貼到Python編輯器中，并據使用的板型修改板的初始化配置。基本庫示例中的模塊是通過Board庫導入的。

示例：LED閃爍

將Arduino主控板連接到Windows或Linux計算機。控制Arduino UNO板上的內置LED每秒閃爍一次

除了如上的基礎PinPong庫示例可用，演示如何使用按鈕控制Arduino UNO板上的內置LED，改變LED的亮度，并測試模擬引腳中斷功能。

實用的PinPong庫示例：

常見庫示例中的模塊是通過board庫導入的。

示例：控制舵機電機

此之外，PinPong庫中還有其他實用示例。這些示例涵蓋了控制蜂鳴器進行聲音生成，從超聲波傳感器讀取數據，從DHT傳感器獲取溫度和濕度讀數，以及管理WS2812單線RGB LED燈。

擴展的PinPong庫示例

擴展庫示例中的模塊是通過libs庫導入的。您可以使用終端輸入“pinpong”來查詢支持的列表和使用方法。所有示例程序代碼都可以在安裝目錄下的“examples”文件夾中找到。

示例：顏色識別

將TCS34725顏色傳感器連接到Arduino板的I2C引腳（SCL和SDA），該Arduino板連接到Windows或Linux計算機。從I2C TCS34725顏色傳感器中獲取顏色值。

其他擴展的PinPong庫示例包括從I2C TCS34725顏色傳感器、I2C超聲波傳感器（URM09）、I2C MLX90614紅外溫度傳感器以及使用I2C讀取卡片信息的NFC模塊等讀取值的示例。

使用PinPong庫通過Python進行的Arduino項目

自動澆水系統

為了確保植物的健康生長，定期澆水是必要的。然而，我們經常會忘記給植物澆水，這可能導致植物枯萎。為了避免這樣的問題，我們可以設計一個自動澆水系統。

自動澆水系統的第一步： 驅動繼電器

硬件設置：

1、控制器：Arduino UNO，IO傳感器擴展板V7.1/

2、模塊：繼電器模塊/

3、連接：Type A到B的USB電纜

4、將繼電器連接到數字引腳13

開始編碼：

繼電器通過切換數字引腳的高低狀態來控制。我們可以參考基礎庫的官方文檔中的“Digital Output”示例。運行這個程序會使繼電器發出咔噠聲，隨著LED的閃爍而切換。

自動澆水系統的第二步：使用繼電器控制水泵

為了實現澆水功能，我們需要使用一個水泵。然而，大多數水泵的工作電壓為12V，而Arduino UNO的輸出電壓為5V，這對直接驅動水泵來說是不足夠的。在這種情況下，我們需要使用繼電器來控制水泵。

硬件設置

1、控制器：Arduino UNO，IO傳感器擴展板V7.1/

2、模塊：繼電器模塊，水泵，12V電源

3、連接：Type A到B的USB電纜

4、將繼電器連接到數字引腳13

5、將水泵連接到繼電器

開始編碼

您可以使用time模塊的time.strftime函數來確定時間。在示例中，它每天在15:30:10設置“Watering”。在實際使用中，您可以相應地添加繼電器控制功能。

添加繼電器以實現每日定時澆水功能。

關于更多pinpong庫的介紹，您可以查看pinpong官方文檔。

總結

PinPong庫為Python開發者提供了一種便捷的方式來控制Arduino板。它簡化了與Arduino的通信過程，使得使用Python編程語言控制Arduino變得更加容易和靈活。無論是初學者還是有經驗的開發者，PinPong庫都是一個有價值的工具，用于構建各種物聯網和嵌入式系統項目。因此，如果你是一名Python程序員，希望探索Arduino世界，本教程為你提供了一個很好的起點。