Arduino：在Windows裡使用Python語言經由Firmata協定控制Arduino開發板

Firmata是一套溝通協定，用於微控制器開發板（如Arduino）和主機電腦（如Windows、Linux、Mac OS X、Android、iOS）之間的溝通，採用MIDI訊息格式，但訊息內容的意義不同，藉由各種訊息來控制Arduino腳位、以及從Arduino回報狀態。

既然是套協定，溝通兩端都必須實作，Arduino端的實作已包含在Arduino IDE裡，並且有範例程式；至於主機端的實作，有各種程式語言的版本，此處採用Python語言的模組pyFirmata。

這一篇僅是簡單試用，主機端是Windows XP（以及Cygwin），在Python shell下，使用模組pyFirmata，經由序列埠介面，控制Arduino UNO板內建的LED（腳位13）；但不會介紹Firmata程式庫與模組的任何API。

首先是Arduino端，Arduino IDE已包含Firmata程式庫，我們要做的事是燒錄範例草稿碼StandardFirmata，位於選單「檔案」-「範例」-「Firmata」-「StandardFirmata」，開啟後燒錄進Arduino開發板，這支草稿碼能夠接受從主機端傳來的Firmata訊息，解析其中的指令，操控腳位。

然後是主機端， 我的Windows已安裝Python 2.7與pip，以底下指令安裝模組pyFirmata：
$ pip install pyFirmata

然後進入Python shell，匯入模組：
$ python
>>> from pyfirmata import Arduino, util

傳入埠號，開啟序列埠裝置。從Arduino IDE的選單裡，可看到我的UNO板連接到電腦的COM3，若是在Windows的命令提示字元底下，應傳入'COM3'；而若是在Cygwin裡，會被命名為裝置/dev/ttyS2：
>>> board = Arduino('COM3')

然後運用API，傳出Firmata訊息，控制腳位13（LED）：
>>> board.digital[13].write(1)
>>> board.digital[13].write(0)

便可看到LED被點亮與熄滅。


參考資料：

• firmata/protocol: Documentation of the Firmata protocol.，Firmata協定的文件。
• Arduino - Firmata，Arduino端的Firmata程式庫實作。
• tino/pyFirmata - Python interface for the Firmata protocol，Python模組pyFirmata。
• Host Software Download - Firmata，主機端的實作。
• Arduino UNO with Firmata。
• Control arduino outputs via C++ programs。
• Cooper Maa: Android-Firmata 與 Amarino 簡介。