Arayüz Üzerinden Python ile Arduino Haberleştirme

Bu yazıda Python ile yazdığım basit bir arayüz üzerinden Arduinoya(veya herhangi bir mikrodenetleyiciye) veri göndererek 4 adet ledi yakıp söndürme işleminden bahsedeceğim. Basit bir uygulama olsun diye sadece led yakıp söndürme işlemi yaptım. Ama farklı uygulamalarda yapılabilir.

Öncelikle Python tarafı daha  zor olduğu için anlatmaya oradan başlıyorum. Arayüz için Pythonda Pyqt5 modülünü kullanarak aşağıdaki basit bir arayüz yapmaya çalıştım. Bu arayüz üzerine COM port ve Baudrate hızını seçebilmek için iki adet “combobox” yerleştirilmiştir. Ayrıca seriport üzerinden bağlantı sağlayabilmek  ve gerektiğinde bağlantıyı kesebilmek için ve ledleri yakıp söndürebilmek için “pushbutton” lar eklenmiştir.

Arayüz ile seri port üzerinden veri göndermek veri almaya göre daha basit. Programın veri alma işlemini yapabilmesi için sürekli olarak seriportu dinlemesi gerekir. Bu dinlemeyi ise sonsuz bir döngü oluşturarak yapamıyoruz maalesef. Çünkü arayüz sınıfının içerisinde bir yerde sonsuz döngü kullanıldığı zaman arayüzde hiç bir şey görünmüyor. Peki seriporttan gelen verileri nasıl arayüze dahil edeceğiz. Bunun için yine Pyqt5 modülünün sınıflarından biri olan Qthread kullanılmıştır. Qthread basitçe belirlenen bir kaynaktan bir sinyal geldiğinde bunu programın algılaması işlemini yapıyor. Bir nevi RTOS daki task oluşturma işlemi diyebiliriz. Arayüz çalışırken aynı anda arkaplanda seriport dinlenmektedir. Qthread işlemi için ayrı bir “SerialThreadClass” isminde bir sınıf tanımlanmıştır.

class serialThreadClass(QtCore.QThread):  # Seri Porttan veri okuma işlemi için QThread Kullanıldı.

    message = QtCore.pyqtSignal(str)
    def __init__(self,parent = None):

        super(serialThreadClass,self).__init__(parent)
        self.serialPort = serial.Serial()
        self.stopflag = False
    def stop(self):
        self.stopflag = True
    def run(self):
        while True:
            if (self.stopflag):
                self.stopflag = False
                break
            elif(self.serialPort.isOpen()): # eğer seri Port bağlı değil iken veri okumayı denersek hata verir.
                try:                        # bu hatayı yakalayabilmek için "try" bloğu kullanıldı.
                    self.data = self.serialPort.readline()
                except:
                    print("HATA\n")
                self.message.emit(str(self.data.decode()))

Bu class içersinde sürekli olarak seriport dinlenmekte ve bir mesaj geldiğinde arayüz sınıfının içerisinde başka bir fonksiyona program dallanmaktadır. Bu fonksiyon içerisinde de gelen mesaj arayüzdeki “gelen mesaj” kısmında ekrana yazdırılmaktadır.

self.mySerial = serialThreadClass()  # pencere sınıfının içerisinde serialThreadClass nesnesi oluşturuldu.
self.mySerial.message.connect(self.messageTextEdit)  # seri porttan mesaj geldiğinde messageTextEdit fonksiyonuna dallan.
self.mySerial.start()                #thread işlemi başlatıldı.

Arduinoya veri göndermek için arayüz sınıfının içerisinde “leds” isimli bir fonksiyon oluşturulmuştur. Led butonlarından hangisine tıklanırsa tıklansın program bu fonksiyonun içine girer daha sonra hangi butona tıklandığı belirlenir ve arduinoya karakter olarak bir sayı gönderilir.

if led == self.led1on:
    if self.mySerial.serialPort.isOpen():
       self.mySerial.serialPort.write("1".encode())  # seri porttan Arduino'ya 1 karakteri gönderildi.
    else:
       self.message.append("Seri Port Bağlı Değil.")

Arduino Kodları

Arduino tarafında 8,9,10,11 nolu pinlere ledler bağlanmıştır. Serial.begin(9600) ile baudrate ayarı seçilmiştir. Arayüz tarafında da baudrate ayarının aynı olması gerekmektedir. Arayüzden 1 ile 8 arası karakterlerler gelmektedir. Bu karakterlere göre ledler yakılıp söndürülmüştür.

int led1=8,led2=9,led3=10,led4=11;
char message;
void setup() {
  pinMode(led1,OUTPUT);
  pinMode(led2,OUTPUT);
  pinMode(led3,OUTPUT);
  pinMode(led4,OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
if(Serial.available()>0)
{
  message=Serial.read();
  if(message == '1')
  {
  digitalWrite(led1,HIGH);
  Serial.println("Led1 Yandı!");
  }
  if(message == '2')
  {
  digitalWrite(led1,LOW);
  Serial.println("Led1 Söndü!");
  }
  if(message == '3')
  {
  digitalWrite(led2,HIGH);
  Serial.println("Led2 Yandı!");
  }
  if(message == '4')
  {
  digitalWrite(led2,LOW);
  Serial.println("Led2 Söndü!");
  }
  if(message == '5')
  {
  digitalWrite(led3,HIGH);
  Serial.println("Led3 Yandı!");
  }
  if(message == '6')
  {
  digitalWrite(led3,LOW);
  Serial.println("Led3 Söndü!");
  }
  if(message == '7')
  {
  digitalWrite(led4,HIGH);
  Serial.println("Led4 Yandı!");
  }
  if(message == '8')
  {
  digitalWrite(led4,LOW);
  Serial.println("Led4 Söndü!");
  }
  }
}

Python Kodlarının Tamamı

#########################################################################
##### Basit bir arayüz ile Arduino'ya veya herhangi bir mikrodnetleyici##
##### tabanlı geliştrime kartına veri gönderme ve alma uygulaması.     ##
#####  www.mehmettopuz.net                                             ##
#########################################################################
import sys
import serial
import serial.tools.list_ports
from PyQt5 import QtWidgets,QtGui,QtCore

class serialThreadClass(QtCore.QThread):  # Seri Porttan veri okuma işlemi için QThread Kullanıldı.

    message = QtCore.pyqtSignal(str)
    def __init__(self,parent = None):

        super(serialThreadClass,self).__init__(parent)
        self.serialPort = serial.Serial()
        self.stopflag = False
    def stop(self):
        self.stopflag = True
    def run(self):
        while True:
            if (self.stopflag):
                self.stopflag = False
                break
            elif(self.serialPort.isOpen()): # eğer seri Port bağlı değil iken veri okumayı denersek hata verir.
                try:                        # bu hatayı yakalayabilmek için "try" bloğu kullanıldı.
                    self.data = self.serialPort.readline()
                except:
                    print("HATA\n")
                self.message.emit(str(self.data.decode()))
class Pencere(QtWidgets.QWidget):  # arayüz sınıfı
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.initUi()

    def initUi(self):
        ############### Com Port Combo box ###############
        self.portComboBox = QtWidgets.QComboBox()
        self.ports = serial.tools.list_ports.comports() # Com portlar listelendi.
        for i in self.ports:
            self.portComboBox.addItem(str(i))
        ################### Baudrate Combo Box########################
        self.baudComboBox = QtWidgets.QComboBox()
        baud = ["300", "1200", "2400", "4800", "9600", "19200", "38400", "57600", "74880", "115200", "230400", "250000",
                "500000", "1000000", "2000000"]
        for i in baud:
            self.baudComboBox.addItem(i)  # baud dizisinin içerisindeki değerler eklendi.
        self.baudComboBox.setCurrentText(baud[4]) # pencere ilk açıldığında baudrate 9600 olsun.
        ########################## Butonlar ##################################

        self.baglan = QtWidgets.QPushButton("Bağlan")
        self.baglantiKes = QtWidgets.QPushButton("Bağlantıyı Kes")
        self.led1on = QtWidgets.QPushButton("LED1 ON")
        self.led1off = QtWidgets.QPushButton("LED1 OFF")
        self.led2on = QtWidgets.QPushButton("LED2 ON")
        self.led2off = QtWidgets.QPushButton("LED2 OFF")
        self.led3on = QtWidgets.QPushButton("LED3 ON")
        self.led3off = QtWidgets.QPushButton("LED3 OFF")
        self.led4on = QtWidgets.QPushButton("LED4 ON")
        self.led4off = QtWidgets.QPushButton("LED4 OFF")

        ######################################################################
        self.label1 = QtWidgets.QLabel('<font color=red>COM port bağlı değil!!!</font>')# böyle yazıldığı zaman yazı rengi kırmızı olacak.

        portVbox = QtWidgets.QVBoxLayout()
        portVbox.addWidget(self.portComboBox)
        portVbox.addWidget(self.baudComboBox)
        portVbox.addWidget(self.baglan)
        portVbox.addWidget(self.baglantiKes)
        portVbox.addWidget(self.label1)

        self.portGroup = QtWidgets.QGroupBox("Port Seçme")
        self.portGroup.setLayout(portVbox)

        buttonHbox1 = QtWidgets.QHBoxLayout()
        buttonHbox1.addWidget(self.led1on)
        buttonHbox1.addWidget(self.led1off)

        buttonHbox2 = QtWidgets.QHBoxLayout()
        buttonHbox2.addWidget(self.led2on)
        buttonHbox2.addWidget(self.led2off)

        buttonHbox3 = QtWidgets.QHBoxLayout()
        buttonHbox3.addWidget(self.led3on)
        buttonHbox3.addWidget(self.led3off)

        buttonHbox4 = QtWidgets.QHBoxLayout()
        buttonHbox4.addWidget(self.led4on)
        buttonHbox4.addWidget(self.led4off)

        self.message = QtWidgets.QTextEdit()
        self.message.setReadOnly(True) # bu satırda text edit sadece okunabilir olarak ayarlandı. Yani textedit'in içine yazı yazılamaz.
        self.messageTitle = QtWidgets.QLabel("Gelen Mesaj")

        self.title1 = QtWidgets.QLabel('<font color=blue>Python-Arduino Uygulaması</font>')
        self.title1.setFont(QtGui.QFont("Arial",20,QtGui.QFont.Bold))
        self.title2 = QtWidgets.QLabel("mehmettopuz.net")
        self.title2.setFont(QtGui.QFont("Arial", 10, QtGui.QFont.Normal))

        vBox = QtWidgets.QVBoxLayout()
        vBox.addStretch()
        vBox.addWidget(self.title1)
        vBox.addWidget(self.title2)
        vBox.addWidget(self.portGroup)
        vBox.addLayout(buttonHbox1)
        vBox.addLayout(buttonHbox2)
        vBox.addLayout(buttonHbox3)
        vBox.addLayout(buttonHbox4)
        vBox.addWidget(self.messageTitle)
        vBox.addWidget(self.message)
        vBox.addStretch()

        hBox = QtWidgets.QHBoxLayout()
        hBox.addStretch()
        hBox.addLayout(vBox)
        hBox.addStretch()


        self.setLayout(hBox)
        self.setWindowTitle("ArduPy")
        self.mySerial = serialThreadClass()  # pencere sınıfının içerisinde serialThreadClass nesnesi oluşturuldu.
        self.mySerial.message.connect(self.messageTextEdit)  # seri porttan mesaj geldiğinde messageTextEdit fonksiyonuna dallan.
        self.mySerial.start()                #thread işlemi başlatıldı.

        self.baglan.clicked.connect(self.serialConnect) # Butona tıklandığında serialConnection isimli fonksiyona dallan.
        self.baglantiKes.clicked.connect(self.serialDisconnect)
        self.led1on.clicked.connect(lambda: self.leds(self.led1on))   # hangi led butonuna tıklanırsa tıklansın program
        self.led1off.clicked.connect(lambda: self.leds(self.led1off)) # tek bir fonksiyona dallanacak.
        self.led2on.clicked.connect(lambda: self.leds(self.led2on))   # Bu yüzden leds fonksiyonunun içine buton parametresi
        self.led2off.clicked.connect(lambda: self.leds(self.led2off)) # yazıldı.
        self.led3on.clicked.connect(lambda: self.leds(self.led3on))
        self.led3off.clicked.connect(lambda: self.leds(self.led3off))
        self.led4on.clicked.connect(lambda: self.leds(self.led4on))
        self.led4off.clicked.connect(lambda: self.leds(self.led4off))


        self.show()
    def serialConnect(self): # "Bağlan" butonuna tıklandığında bu fonksiyona dallanacak.
        self.portText = self.portComboBox.currentText() # port combobox'ın içinde hangi değer varsa çekildi.
        self.port = self.portText.split() # combo box'ın içerisinde bize lazım olan sadece "COM13" kısmı. Bu yüzden split ile kelimeler ayrıldı.
        self.baudrate = self.baudComboBox.currentText()# comboBox'ın içindeki baudrate değeri çekildi.
        self.mySerial.serialPort.baudrate = int(self.baudrate) # seriport baudrate ayarı tanımlandı.
        self.mySerial.serialPort.port = self.port[0]
        try:
            self.mySerial.serialPort.open() # seri porta bağlanma komutu verildi.
        except:
            self.message.append("Bağlantı Hatası!!")
        if(self.mySerial.serialPort.isOpen()):
            self.label1.setText('<font color=green>Bağlandı</font>') # bağlantı sağlandıysa label1 yeşile dönsün.
            self.baglan.setEnabled(False)       # Bağlantı varken tekrar bağlan butonuna tıklanmasın diye butonu pasif ediyoruz.
            self.portComboBox.setEnabled(False) # Bağlantı varken port ve baudrate seçimi yapılmasın diye
            self.baudComboBox.setEnabled(False) # kullanıcının seçim yapmasını engelliyoruz.

    def serialDisconnect(self): # "Bağlantı Kes" butonuna tıklandığında bu fonksiyona dallanacak.
        if self.mySerial.serialPort.isOpen():
            self.mySerial.serialPort.close()
            if self.mySerial.serialPort.isOpen()== False:
                self.label1.setText('<font color=red>Bağlantı Kesildi</font>')
                self.baglan.setEnabled(True)
                self.portComboBox.setEnabled(True)
                self.baudComboBox.setEnabled(True)
        else:
            self.message.append("Seriport Zaten Kapalı.")
    def messageTextEdit(self):  # seri porttan mesaj geldiğinde bu fonksiyon çalıştırılacak.
        self.incomingMessage = str(self.mySerial.data.decode())
        self.message.append(self.incomingMessage)
    def leds(self,led): # led butonlarından herhangi birine tıklandığında  bu fonksiyona dallanacak.
        if led == self.led1on:
            if self.mySerial.serialPort.isOpen():
                self.mySerial.serialPort.write("1".encode())  # seri porttan Arduino'ya 1 karakteri gönderildi.
            else:
                self.message.append("Seri Port Bağlı Değil.")
        elif led == self.led1off:
            if self.mySerial.serialPort.isOpen():
                self.mySerial.serialPort.write("2".encode())
            else:
                self.message.append("Seri Port Bağlı Değil.")
        elif led == self.led2on:
            if self.mySerial.serialPort.isOpen():
                self.mySerial.serialPort.write("3".encode())
            else:
                self.message.append("Seri Port Bağlı Değil.")
        elif led == self.led2off:
            if self.mySerial.serialPort.isOpen():
                self.mySerial.serialPort.write("4".encode())
            else:
                self.message.append("Seri Port Bağlı Değil.")
        elif led == self.led3on:
            if self.mySerial.serialPort.isOpen():
                self.mySerial.serialPort.write("5".encode())
            else:
                self.message.append("Seri Port Bağlı Değil.")
        elif led == self.led3off:
            if self.mySerial.serialPort.isOpen():
                self.mySerial.serialPort.write("6".encode())
            else:
                self.message.append("Seri Port Bağlı Değil.")
        elif led == self.led4on:
            if self.mySerial.serialPort.isOpen():
                self.mySerial.serialPort.write("7".encode())
            else:
                self.message.append("Seri Port Bağlı Değil.")
        elif led == self.led4off:
            if self.mySerial.serialPort.isOpen():
                self.mySerial.serialPort.write("8".encode())
            else:
                self.message.append("Seri Port Bağlı Değil.")
if __name__ == '__main__':
    app = QtWidgets.QApplication(sys.argv)
    pen = Pencere()
    sys.exit(app.exec_())

Yazının başında da dediğim gibi bu projede sadece led yakıp söndürdüm. Siz istediğiniz bir uygulamayı yapabilirsiniz. Eğer sormak istediğiniz sorular var ise yorumlarda sormaktan çekinmeyin. Vakit buldukça yorumlarınızı cevaplayacağım. Ayrıca bu uygulamanın acemice çekilmiş videosunu aşağıda bulabilirsiniz. Başka bir yazıda görüşmek üzere.

Herkese iyi çalışmalar..