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(Source : Adafruit)

Les récents succès de Python reposent essentiellement sur la simplicité et la capacité à évoluer pour relever de nouveaux défis. Python continue de s'aventurer sur de nouveaux territoires, des applications de bureau et d'Internet à l'apprentissage automatique en passant par les applications de la science des données. Une curieuse fusion des langages de programmation est disponible depuis peu pour le développement des systèmes embarqués. Connu sous le nom de ArduPy, la combinaison de Arduino et de Python, ce nouvel ensemble d'outils vise à optimiser la popularité de l'écosystème embarqué d'Arduino en proposant un moyen de convertir les bibliothèques Arduino populaires en bibliothèques MicroPython.

ArduPy se compose de deux éléments principaux. Le premier, le cœur d'ArduPy, sert d'interface pour prendre en charge des opérations matérielles basiques sur les cartes de développement compatibles. Parce qu'ArduPy exploite MicroPython, qui utilise l'API Arduino universelle, une prise en charge de nouvelles cartes peut être possible avec un minimum d'effort. Le deuxième composant est le wrapper en Python de la bibliothèque Arduino. Il prend une bibliothèque Arduino pour un capteur externe ou un actionneur et le transforme en code MicroPython compatible. Cela peut sans aucun doute aider à démarrer votre prototypage avec un nouveau capteur en éliminant le besoin de partir de zéro. Compte tenu de la pléthore de bibliothèques Arduino disponibles, cette caractéristique est une opportunité incroyable pour la communauté MicroPython de se frayer un chemin dans de nouveaux projets de systèmes embarqués.

Premiers pas

Pour démarrer avec ArduPy, la première chose à faire est de télécharger et d'installer la dernière version de Python. Python est disponible sur Windows, Mac et Linux. La dernière version peut être téléchargée ici. Une fois Python installé dans votre environnement, il convient de télécharger la plateforme intégrée ArduPy (AIP). L'AIP est un utilitaire de ligne de commande qui permet aux développeurs d'interagir rapidement et facilement avec n'importe quelle carte compatible avec ArduPy. Pour télécharger et installer l'AIP, ouvrez votre interface de ligne de commande et exécutez la commande suivante :

#pip3 install ardupy-aip

Il convient ensuite de télécharger et d'installer Visual Studio Code et l'extension de l'environnement de développement intégré (IDE) Seeed ArduPy. Visual Studio Code est téléchargeable ici sur Windows, Mac et Linux. Une fois installé, explorez le marché des extensions (Extensions Market) pour trouver l'IDE Seeed ArduPy. Une fois cet environnement sélectionné dans les résultats de recherche, cliquez sur Installer, et le plugin sera ajouté à Visual Studio. Vous pouvez désormais exploiter toutes les fonctionnalités de la boîte à outils ArduPy.

Pourquoi ArduPy ?

Quels sont donc tous les avantages de la boîte à outils ArduPy par rapport à Arduino ou MicroPython ? Selon Seeed, les développeurs d'ArduPy, il existe plusieurs avantages qui ne laisseront pas indifférents les fabricants et les professionnels, notamment :

• L'expérience d'un environnement de programmation Python3 riche en fonctionnalités sur des dispositifs embarqués avec des ressources limitées.
• La prise en main est rapide et facile, grâce à l'utilisation de l'IDE Visual Studio Code. L'installation et la configuration d'ArduPy sont également rapides et faciles.
• La prise en charge des systèmes de fichiers simples, convenant parfaitement aux dispositifs IoT qui proposent un service Internet simple avec des fichiers HTML, CSS, et JavaScript.
• Permet l'exécution automatique de boot.py lorsqu'une carte est réinitialisée.
• La prise en charge de l'interaction du terminal série (REPL) pour rendre le prototypage rapide et facile. Permet de tester des idées sans avoir à charger de nouveau micrologiciel.
• L'accès à une bibliothèque tierce riche pouvant être compatible avec MicroPython grâce au wrapper en Python de la bibliothèque Arduino.
• La personnalisation de votre propre micrologiciel ArduPy par l'intermédiaire de l'AIP sans connaître les détails de la boîte à outils ArduPy sous-jacente.

Votre premier projet ArduPy

Pour commencer, connectez une carte de développement compatible sur votre ordinateur à l'aide d'un câble USB. La carte de développement du terminal Wio de Seeed, disponible à la vente sur Mouser, est un choix judicieux ; cliquez ici. Le terminal Wio est une plateforme de développement de microcontrôleur pratique et économique, qui offre de nombreuses caractéristiques utiles, dont un lecteur LCD, le Wi-Fi 2.4 GHz/5 GHz (802.11 a/b/g/n), le Bluetooth LE 5.0, un capteur IMU, un microphone, un avertisseur sonore, une carte microSD, des boutons configurables, un capteur de lumière, un commutateur à cinq voies, un émetteur infrarouge (IR 940 nm), et qui est sécurisée par CryptoAuthentication. Le terminal est alimenté par un microcontrôleur ATSAMD51P19 Arm^® Cortex^® à cœur M4F de Microchip fonctionnant à une vitesse de 120 MHz (pouvant aller jusqu'à 200 MHz) et dispose d'une carte mémoire Flash externe de 4 Mb et de 19 Kb de RAM.

Une fois le terminal Wio (ou toute carte compatible avec ArduPy) connecté à votre ordinateur, ouvrez l'interface de ligne de commande et exécutez la commande suivante :

#aip board

Cette action permettra de répertorier toutes les cartes compatibles avec ArduPy actuellement connectées à votre ordinateur. Si vous oubliez comment exécuter cette commande ou si vous souhaitez apprendre comment utiliser l'AIP, exécutez la commande d' aide :

#aip help

La commande d'aide est la commande par excellence pour connaître toutes les possibilités via l'outil de ligne de commande ArduPy. Les commandes supplémentaires disponibles via l'AIP comprennent notamment :

• build :         construire le micrologiciel ArduPy en utilisant les bibliothèques installées
• list :           répertorier les bibliothèques ArduPy installées
• install :       installer la bibliothèque Arduino liée à ArduPy
• uninstall :   désinstaller la bibliothèque ArduPy
• flash :         mettre à jour le micrologiciel intégré à la carte ArduPy
• shell :         mpfshell intégré pour une interaction en temps réel avec une carte ArduPy

Maintenant que les outils sont installés sur l'ordinateur de développement, il convient d'installer le micrologiciel ArduPy sur la carte de développement. Chaque carte aura un fichier micrologiciel ArduPy UF2 unique qui devra être téléchargé et installé. Concernant le terminal Wio, le fichier de téléchargement se trouve ici. Ensuite, le terminal Wio doit être connecté à l'ordinateur de développement et réglé sur le mode « bootloader ». Cette action peut être entreprise en actionnant rapidement le commutateur deux fois. Si celui-ci est correctement connecté, un voyant LED bleu clignotera, et une clé USB intitulée ARDUPY apparaitra sur le bureau.

En double-cliquant sur le dossier ARDUPY un fichier intitulé main.py contenant le fichier script en Python par défaut s'exécute automatiquement chaque fois que le fichier est mis à jour. Néanmoins, si vous voulez que le script s'exécute à chaque fois que la carte s'initialise, créez un nom de fichier boot.py sur votre bureau. Il suffit d'ajouter le code d'exemple pour que la LED embarquée clignote. En utilisant Visual Studio Code pour modifier le fichier boot.py , ajoutez le code suivant :

import time

import board

from digitalio import DigitalInOut, Direction

led = DigitalInOut(board.D13)

led.direction = Direction.OUTPUT

while True:

    led.value = True

    print("LED ON")

    time.sleep(1)

    led.value = False

    print("LED OFF")

    time.sleep(1)

Enregistrez le fichier boot.py. Ensuite, depuis l'interface de la ligne de commande, exécutez la commande suivante :

# aip shell -n -c "put /<your-file-path-here>/boot.py"

Déconnectez le terminal Wio et reconnectez-le. Le code devrait automatiquement fonctionner. Votre premier projet ArduPy est terminé !

Essayez ArduPy

ArduPy est encore relativement récent et se développe rapidement pour intégrer de nouvelles cartes de développement et bibliothèques Python. Pour alléger le micrologiciel ArduPy, il comprend uniquement un sous-ensemble des bibliothèques MicroPython, notamment les modules time, Pin, CNA, CAN, MLI et LCD. Mais il est facilement extensible pour répondre aux besoins spécifiques de toute application particulière. En outre, si vous n'êtes pas satisfait des bibliothèques pré-établies, ArduPy permet d'écrire vos propres bibliothèques ArduPy et de les intégrer aux projets ArduPy.

ArduPy convient parfaitement à ceux qui cherchent à exploiter leur expérience de programmation en Python tout en acquérant des connaissances en matière de développement embarqué. Pour ceux qui ont fait leur apprentissage sur l'écosystème Arduino, ArduPy est un moyen idéal d'apprendre le langage de programmation Python, ce qui peut s'avérer utile bien au-delà de l'environnement embarqué.

Avez-vous déjà essayé ArduPy ? Indiquez-nous dans la section commentaires les projets que vous avez développés en utilisant les outils ArduPy.