
import serial
print(serial.__version__)

3.5


import glob
glob.glob("/dev/tty*usb*") # Linuxでは、"/dev/ttyACM*"などとしてみましょう。

['/dev/tty.usbmodem11101']


ttydev=glob.glob("/dev/tty*usb*")[0]
ttydev

'/dev/tty.usbmodem11101'


import os, fnmatch
[file for file in os.listdir("/dev/") if fnmatch.fnmatch(file, 'tty*usb*')] # unix pattern

['tty.usbmodem11101']


import os, re
[file for file in os.listdir("/dev/") if re.match('tty.*usb.*',file)] # regular expression

['tty.usbmodem11101']


import serial.tools.list_ports
for port, desc, hwid in serial.tools.list_ports.comports():
    print(port, desc, hwid)
    
print("\n serial.tools.list_ports.grep examples\n")
# serial.tools.list_ports.grep を使って、デバイス名、 description あるいは hwid に指定文字列を含むもの
for port, desc, hwid in serial.tools.list_ports.grep("usb"):
    print (port, desc, hwid)
    
for port, desc, hwid in serial.tools.list_ports.grep("Arduino"):
    print (port, desc, hwid)
    
for port, desc, hwid in serial.tools.list_ports.grep("2341"):
    print (port, desc, hwid)

/dev/cu.wlan-debug n/a n/a
/dev/cu.Bluetooth-Incoming-Port n/a n/a
/dev/cu.AUKEYBR-C1 n/a n/a
/dev/cu.usbmodem11101 Arduino Uno USB VID:PID=2341:0001 SER=6493534363335151A102 LOCATION=0-1.1.1

 serial.tools.list_ports.grep examples

/dev/cu.usbmodem11101 Arduino Uno USB VID:PID=2341:0001 SER=6493534363335151A102 LOCATION=0-1.1.1
/dev/cu.usbmodem11101 Arduino Uno USB VID:PID=2341:0001 SER=6493534363335151A102 LOCATION=0-1.1.1
/dev/cu.usbmodem11101 Arduino Uno USB VID:PID=2341:0001 SER=6493534363335151A102 LOCATION=0-1.1.1


import time,glob
from serial import Serial
ttydev=glob.glob("/dev/tty*usb*")[0]
port=Serial(ttydev, baudrate=115200)
rply=port.read_until(b'*')
print(f"{ttydev=}",rply, rply.decode('ascii'))

ttydev='/dev/tty.usbmodem11101' b'\r\ngainermodoki32u Ready:0.0.1.08*' 
gainermodoki32u Ready:0.0.1.08*


print(f"{port.get_settings()=}")

port.get_settings()={'baudrate': 115200, 'bytesize': 8, 'parity': 'N', 'stopbits': 1, 'xonxoff': False, 'dsrdtr': False, 'rtscts': False, 'timeout': None, 'write_timeout': None, 'inter_byte_timeout': None}


port.write(b"a300")
rply=port.read_until(b'*') # depend on version of 
print("raw:", rply,"\t as string:", rply.decode('utf-8'))

raw: b'a30*' 	 as string: a30*


print(f"{port.isOpen()=}")
port.write(b"a3ff")
rply=port.read_until(b'*')
print("raw:", rply,"\t as string:", rply.decode('utf-8'))
port.close() 
print(f"{port.isOpen()=}")

port.isOpen()=True
raw: b'a3FF*' 	 as string: a3FF*
port.isOpen()=False


import time
from serial import Serial

def  wait_input(port,msg=None):
    if port.in_waiting >0:print(port.read_all())
    if msg:
        port.write(msg)
    resp=port.read_until(b'*')
    return resp


def main(n=3, wait=0.1):
    ttydev=glob.glob("/dev/tty*usb*")[0]
    msgs=(b"a300", b"a3ff", 
          b"a500", b"a5ff", b"a600", b"a6ff",
          b"a900", b"a9ff", b"aa00", b"aaff")
    with Serial(ttydev, 115200) as port:
        print(wait_input(port).decode('utf-8'))
        for i in range(n):
            for msg in msgs:
                resp=wait_input(port, msg)
                time.sleep(wait)
            print(i, resp.decode('utf-8'))
    print(f"{port.isOpen()=}")# with文を使ったので、portは自動的にクローズされます。


print(f"started at {time.strftime('%X')}")
main(3, 0.2)
print(f"finished at {time.strftime('%X')}")

started at 10:48:50

gainermodoki32u Ready:0.0.1.08*
0 aAFF*
1 aAFF*
2 aAFF*
port.isOpen()=False
finished at 10:49:00


import time
from serial import Serial

def  wait_input(port,msg=None):
    if port.in_waiting >0:print(port.read_all())
    if msg: port.write(msg)
    return port.read_until(b'*')

def setRled(port, r):
    r=max(0,min(0xff,r))
    r = 0xff-r
    msg=f"aA{r:02x}"
    return wait_input(port, msg.encode('ascii'))


def main():
    ttydev=glob.glob("/dev/tty*usb*")[0]
    with Serial(ttydev, baudrate=115200) as port:
        print(wait_input(port).decode('utf-8')) # Arduinoの起動を待つ。
        print("start increasing")
        for r in range(0,0x100,4):
            setRled(port,r)
        print("decreasing")
        for r in reversed(range(0,0x100,4)):
            setRled(port,r)
        print("end")

main()

gainermodoki32u Ready:0.0.1.08*
start increasing
decreasing
end


import time
from serial import Serial

def  wait_input(port,msg=None):
    if port.in_waiting >0:print(port.read_all())
    if msg: port.write(msg)
    return port.read_until(b'*')

def setLed(port, chan, r):
    r=max(0,min(0xff,r))
    r = 0xff-r
    msg=f"a{chan:1x}{r:02x}"
    return wait_input(port, msg.encode('ascii'))

def setRled(port,r):
    return setLed(port,10,r)

def setGled(port,r):
    return setLed(port,9,r)


def main():
    ttydev=glob.glob("/dev/tty*usb*")[0]
    with Serial(ttydev, baudrate=115200) as port:
        print(wait_input(port).decode('utf-8'))
        print("start")
        setGled(port,0)
        setRled(port,0xff)
        for r in range(0,0x100,4):
            setRled(port,0xff-r)
            setGled(port,r)
        for r in reversed(range(0,0x100,4)):
            setRled(port,0xff-r)
            setGled(port,r)
        setRled(port,0)
        setGled(port,0)
        print("end")

for i in range(1):
    main()

gainermodoki32u Ready:0.0.1.08*
start
end


import time, glob
from serial import Serial
from math import log

def  wait_input(port,msg=None):
    if port.in_waiting >0:print(port.read_all())
    if msg: port.write(msg)
    return port.read_until(b'*')

def readADC(port,pin):
    msg=f"S{pin:1x}"
    resp=wait_input(port,msg.encode('ascii'))
    val=int(resp[2:-1])
    return val


def Cds(N=10,wait=1):
    ttydev=glob.glob("/dev/tty*usb*")[0]
    chan=0 # CdS
    with Serial(ttydev, baudrate=115200) as port:
        print(wait_input(port).decode('utf-8')) # Arduinoの起動を待つ。
        for i in range(N):
            v=readADC(port,chan)
            L=v/(1023-v) # Luminance with an arbitrary scale
            print(f"{time.ctime()}: {v=} {L=:.2f}　a.u.")
            time.sleep(wait)


def Therm(N=10,wait=1):
    ttydev=glob.glob("/dev/tty*usb*")[0]
    C=6.5 # いい加減な較正係数
    A=2370    
    chan=1 # Thermister
    with Serial(ttydev, baudrate=115200) as port:
        print(wait_input(port).decode('utf-8')) # Arduinoの起動を待つ。
        for i in range(N):
            v=readADC(port,chan)
            TC=A/(C+log((1023-v)/v))-273.15
            print(f"{time.ctime()}: {v=} {TC=:.2f} °C")
            time.sleep(wait)


Cds(10)
Therm(10)

gainermodoki32u Ready:0.0.1.08*
Tue Mar 29 16:29:58 2022: v=865 L=5.47　a.u.
Tue Mar 29 16:29:59 2022: v=865 L=5.47　a.u.
Tue Mar 29 16:30:01 2022: v=866 L=5.52　a.u.
Tue Mar 29 16:30:02 2022: v=865 L=5.47　a.u.
Tue Mar 29 16:30:03 2022: v=717 L=2.34　a.u.
Tue Mar 29 16:30:04 2022: v=569 L=1.25　a.u.
Tue Mar 29 16:30:05 2022: v=557 L=1.20　a.u.
Tue Mar 29 16:30:06 2022: v=865 L=5.47　a.u.
Tue Mar 29 16:30:07 2022: v=866 L=5.52　a.u.
Tue Mar 29 16:30:08 2022: v=865 L=5.47　a.u.

gainermodoki32u Ready:0.0.1.08*
Tue Mar 29 16:30:10 2022: v=163 TC=17.18 °C
Tue Mar 29 16:30:11 2022: v=162 TC=16.92 °C
Tue Mar 29 16:30:13 2022: v=161 TC=16.66 °C
Tue Mar 29 16:30:14 2022: v=162 TC=16.92 °C
Tue Mar 29 16:30:15 2022: v=163 TC=17.18 °C
Tue Mar 29 16:30:16 2022: v=163 TC=17.18 °C
Tue Mar 29 16:30:17 2022: v=163 TC=17.18 °C
Tue Mar 29 16:30:18 2022: v=163 TC=17.18 °C
Tue Mar 29 16:30:19 2022: v=164 TC=17.44 °C
Tue Mar 29 16:30:20 2022: v=167 TC=18.21 °C


import time, glob
from serial import Serial
def  wait_input(port,msg=None):
    if port.in_waiting >0:print(port.read_all())
    if msg: port.write(msg)
    return port.read_until(b'*')

def dout(port,pin,val):
    if val:
        cmd="H"
    else:
        cmd="L"
    msg=f"{cmd:1s}{pin:1x}"
    print(msg)
    resp=wait_input(port,msg.encode('ascii'))
    return resp


def main():
    ttydev=glob.glob("/dev/tty*usb*")[0]
    chan=2 # Buzzer
    with Serial(ttydev, baudrate=115200) as port:
        print(wait_input(port).decode('utf-8')) # Arduinoの起動を待つ。
        dout(port,13,True)
        dout(port,chan,True)
        time.sleep(3)
        dout(port, chan, False)
        dout(port, 0xd, False)
main()

gainermodoki32u Ready:0.0.1.08*
Hd
H2
L2
Ld


import time, glob,datetime
from serial import Serial
from math import log

def  wait_input(port,msg=None):
    if port.in_waiting >0:print(port.read_all())
    if msg: port.write(msg)
    return port.read_until(b'*')

def din(port,pin):
    msg=f"R{pin:1x}"
    resp=wait_input(port,msg.encode('ascii'))
    val=int(resp[2:-1])
    return val


def main(N=10,wait=0.1):
    ttydev=glob.glob("/dev/tty*usb*")[0]
    chan=7 # push switch　#　chan=12 # tilt switch
    with Serial(ttydev, baudrate=115200) as port:
        wait_input(port).decode('utf-8') # Arduinoの起動を待つ。
        st=din(port,chan)
        print(f"start: {datetime.datetime.now().ctime():s}")
        for i in range(N):
            st_prev,st=st,din(port,chan)
            if st_prev != st:
                print(
                    f"{datetime.datetime.now().isoformat()[:-3]:s} st: {st_prev} -> {st}"
                )
            time.sleep(wait)
    print(f"end: {datetime.datetime.now().ctime():s}")
main(100,0.05)

start: Tue Mar 29 16:35:42 2022
2022-03-29T16:35:51.204 st: 0 -> 1
2022-03-29T16:35:51.605 st: 1 -> 0
end: Tue Mar 29 16:35:52 2022


%%file arduino_utils.py
import time, glob
from serial import Serial
from math import log

def  wait_input(port, msg=None):
    if port.in_waiting >0:print(port.read_all())
    if msg: port.write(msg)
    return port.read_until(b'*')

def readADC(port, pin):
    msg=f"S{pin:1x}"
    resp=wait_input(port,msg.encode('ascii'))
    val=int(resp[2:-1])
    return val

def getLum(dev):
    chan=3 # Lum 
    v=readADC(dev, chan)
    return v
    
def getCds(dev):
    chan=0 # CdS
    v=readADC(dev, chan)
    L=30*v/(1023-v) # Luminance with an arbitrary scale
    return L
            
def getTherm(dev):
    C=6.5 # いい加減な較正係数
    A=2370
    chan=1 # Thermister
    v=readADC(dev,chan)
    TC=A/(C+log((1023-v)/v))-273.15
    return TC

Overwriting arduino_utils.py


%matplotlib widget
from arduino_utils import *
import datetime
import matplotlib.pyplot as pyplot

def plot_test(N=10):
    ttydev=glob.glob("/dev/tty*usb*")[0]
    if (not ttydev):
        return
    print(f"connecting to {ttydev}")
    with Serial(ttydev, baudrate=115200) as dev:
        wait_input(dev).decode('utf-8') # Arduinoの起動を待つ。
        lt=[datetime.datetime.now()]
        lcds=[getCds(dev)]
        llum=[getLum(dev)]
        lines=pyplot.plot(lt,lcds,lt,llum)
        for i in range(100):
            lt.append(datetime.datetime.now())
            lcds.append(getCds(dev))
            llum.append(getLum(dev))
            lines[0].set_data((lt,lcds))
            lines[1].set_data((lt,llum))
            pyplot.xlim(min(lt),max(lt))
            pyplot.ylim(0, 1.05*max(max(lcds),max(llum)))
            time.sleep(0.2)
        pyplot.draw()


%matplotlib widget
plot_test()
pyplot.show()

connecting to /dev/tty.usbmodem11101


# for widget, install ipympl with `pip install ipympl`
from arduino_utils import *

import datetime,logging
import matplotlib.pyplot as pyplot
from matplotlib.animation import FuncAnimation
import IPython
from IPython.display import display,HTML

# equivalent to rcParams['animation.html'] = 'html5'
#from matplotlib import rc
#rc('animation', html='html5')

def anim(dev, mxl=200):
    fig, ax = pyplot.subplots(1,1)
    ax.relim()
    ax.autoscale_view()
    lt=[]
    lcds=[]
    llum=[]
    
    def anim_plot(t1):
        nonlocal fig, ax, mxl, dev
        nonlocal lt, lcds, llum
        lines=ax.lines
        lt.append(datetime.datetime.now())
        lcds.append(getCds(dev))
        llum.append(getLum(dev))
        lt=lt[-mxl:]
        lcds=lcds[-mxl:]
        llum=llum[-mxl:]
        lines[0].set_data((lt,lcds))
        lines[1].set_data((lt,llum))
        ax.set_xlim(min(lt), max(lt))
        ax.set_ylim(0, 1.05*max(max(lcds),max(llum)))
        return  ax
    
    def setup():
        nonlocal fig, ax, dev
        nonlocal lt, lcds, llum
        logging.info("start setup")
        lt=[datetime.datetime.now()]
        lcds=[getCds(dev)]
        llum=[getLum(dev)]
        ax.plot(lt, lcds, lt, llum)
        return  ax
    
    ani=FuncAnimation(fig, 
                                anim_plot,init_func=setup,
                                frames=max(300,mxl),
                                interval=200, blit=False,
                                )
    return ani


%matplotlib widget 
if __name__ == "__main__":
    ttydev=glob.glob("/dev/tty*usb*")[0]
    if (not ttydev):
        import sys
        sys.exit()
    print(f"connecting to {ttydev}")
    with Serial(ttydev, baudrate=115200) as dev:
        wait_input(dev).decode('utf-8') # Arduinoの起動を待つ。
        ani=anim(dev,120)
        display(HTML(ani.to_html5_video())) # jupyterlabで表示させるためのおまじない
    pyplot.close()

connecting to /dev/tty.usbmodem11101


%%file function_animation.py
#!python3
import datetime, logging
import matplotlib.pyplot as pyplot
import matplotlib.animation as mpl_anim

from arduino_utils import *

def anim(dev,mxl=200):
    fig, ax = pyplot.subplots(1,1)
    ax.relim()
    ax.autoscale_view()
    lt=[]
    lcds=[]
    llum=[]
    
    def anim_plot(values):
        nonlocal fig, ax, mxl, dev
        nonlocal lt, lcds, llum
        lines=ax.lines
        lt.append(values[0])
        lcds.append(values[1])
        llum.append(values[2])
        lt=lt[-mxl:]
        lcds=lcds[-mxl:]
        llum=llum[-mxl:]
        lines[0].set_data((lt,lcds))
        lines[1].set_data((lt,llum))

        ax.set_xlim(min(lt), max(lt) )
        ax.set_ylim(0, 1.05*max(max(lcds),max(llum)) )
        return  [ax,]

    def gen_function():
        nonlocal fig, ax, mxl, dev
        nonlocal lt, lcds, llum

        while 1:
            yield(
                datetime.datetime.now(),
                getCds(dev),
                getLum(dev)
            )

    def setup():
        nonlocal fig, ax, mxl,dev
        nonlocal lt, lcds, llum
        
        logging.info("start setup")
        lt=[datetime.datetime.now()]
        lcds=[getCds(dev)]
        llum=[getLum(dev)]
        ax.plot(lt, lcds, lt, llum)
        pyplot.draw()
        return  [ax,]
    
    ani=mpl_anim.FuncAnimation(fig, anim_plot, init_func=setup,
                               frames=gen_function, interval=200,
                               save_count=2*mxl, cache_frame_data=False,
                               )
    pyplot.show()
    # with open("_images/Figure_1.html","w") as f :
    #    f.write(ani.to_html5_video())
    # ani.save("_images/Figure_1.gif", writer="pillow")
    # ani.save("_images/Figure_1.mp4", writer="ffmpeg")
    return ani

def main():
    ttydev=glob.glob("/dev/tty*usb*")[0]
    if (not ttydev):
        import sys
        sys.exit()
    print(f"connecting to {ttydev}")
    with Serial(ttydev, baudrate=115200) as dev:
        wait_input(dev).decode('utf-8') # Arduinoの起動を待つ。
        ani=anim(dev,120)
    pyplot.close()
    
if __name__ == "__main__":
    main()

Overwriting function_animation.py


import IPython
from IPython.display import display,HTML

display(HTML(open("_images/Figure_1.html").read()))

コマンド文字	引数	意味
H	pin番号(D)	ビット出力を1にする
L	pin番号(D)	ビット出力を0にする
R	pin番号(D)	ビット入力を読み込む
a	pin番号(D)+出力値	PWM出力値設定
S	pin番号(A)	アナログ入力値を読み込む
M or ?	NA	バージョン番号

pin	signal	pin	signal
D3(PWM/AO)	3-LED(R)	D2(DO)	Buzzer
D5(PWM/AO)	3-LED(G)	D7(DI)	Button(SW)
D6(PWM/AO)	3-LED(B)	D８/D12(DI)	傾き(Tilt)スイッチ
D9(PWM/AO)	LED(G)	A0(AI)	Cds
D10(PWM/AO)	LED(R)	A1(AI)	Thermistor
D13(DO)	On boad LED	A5(AI)	Vdd

Python入門講座(第13 & 14 回)：外の世界と繋がろう¶¶

今日の目標¶

内容¶

シリアル通信の概要¶

EIA-232(RS-232) 規格¶

EIA-232(RS232-C) 信号の方向と接続の関係¶

変換ケーブル／コネクタの例¶

IEEE-488¶

Serialモジュール¶

`pyserial`モジュールのインストール¶

`pyserial`モジュールのインポート¶

`pyserial`のサブモジュール¶

今回使用する試験装置の概要¶

Arduinoアプリを使った動作の確認¶

USB-CDC接続¶

デバイスファイル名の確認¶

デバイスファイル名の取得¶

Windowsの場合¶

`serial.tools.list_ports` モジュール¶

macosの場合¶

linuxの場合：¶

動作チェック¶

LED操作関数を定義しましょう。¶

アナログ入力¶

CdS（硫化カドミウム)セル¶

サーミスタ(Thermistor)¶

デジタル出力¶

デジタル出力の実行例¶

デジタル入力¶

animation¶

time-plot：時間変化をグラフ化する。¶

グラフをプロットする。¶

"%matplotlib widget"について¶

matplotlib animation：アニメーションとして表示する。¶

実時間での表示¶

実時間グラフの表示¶

アニメーションの再生¶

今日のまとめ¶

Python入門講座(第13 & 14 回)：外の世界と繋がろう¶¶

今日の目標¶

内容¶

シリアル通信の概要¶

EIA-232(RS-232) 規格¶

EIA-232(RS232-C) 信号の方向と接続の関係¶

変換ケーブル／コネクタの例¶

IEEE-488¶

Serialモジュール¶

pyserialモジュールのインストール¶

pyserialモジュールのインポート¶

pyserialのサブモジュール¶

今回使用する試験装置の概要¶

Arduinoアプリを使った動作の確認¶

USB-CDC接続¶

デバイスファイル名の確認¶

デバイスファイル名の取得¶

Windowsの場合¶

serial.tools.list_ports モジュール¶

macosの場合¶

linuxの場合：¶

動作チェック¶

LED操作関数を定義しましょう。¶

アナログ入力¶

CdS（硫化カドミウム)セル¶

サーミスタ(Thermistor)¶

デジタル出力¶

デジタル出力の実行例¶

デジタル入力¶

animation¶

time-plot：時間変化をグラフ化する。¶

グラフをプロットする。¶

"%matplotlib widget"について¶

matplotlib animation：アニメーションとして表示する。¶

実時間での表示¶

実時間グラフの表示¶

アニメーションの再生¶

今日のまとめ¶

`pyserial`モジュールのインストール¶

`pyserial`モジュールのインポート¶

`pyserial`のサブモジュール¶

`serial.tools.list_ports` モジュール¶