Python控制硬件新方案：PyBitBanger开源项目

在这个项目中，我们将探讨如何利用Python脚本控制外部硬件，这在并口技术消亡后变得更具挑战性。本项目选用的硬件非常亲民且易于操作，主要是指Arduino Nano和Microchip的MCP23S17端口扩展器，旨在打造一种可扩展的位棒设备。此类硬件的选择，使得项目原型设计变得更加方便，尤其是在使用引线式和面包板友好的设计时。 首先，Arduino Nano作为核心控制器，它的作用是通过USB RS232转SPI的方式，控制端口扩展器MCP23S17。RS232转SPI的方式不仅保留了硬件接口的易用性，还为通过串行接口控制大量位提供了可能。这里，ELEGOO Nano被作为中间桥梁，实现USB RS232和SPI之间的协议转换，保证了硬件间的顺畅通信。 接下来，谈到通信协议，该项目采用的是一个名为Nybble的协议，该协议被托管在SourceForge上。Nybble协议定义了Python与端口扩展器芯片之间的通信方式，为数据的传输和控制提供了一个标准的框架。通过这种协议，Python可以更有效地发送指令给硬件，实现硬件的控制。 GUI（图形用户界面）部分，则利用了Tkinter库来实现。Tkinter是Python的标准GUI库，它的使用降低了创建跨平台桌面应用程序的门槛。为了实现良好的用户交互和硬件控制，Tkinter同样承担了管理串行端口接口的线程任务，确保了界面的响应性不会因为硬件的长时间操作而受到影响。这样的设计使得硬件控制更为直观和便捷。 而在调试方面，该项目引入了一个名为Nattya的工具，它同样托管在SourceForge上。Nattya通过一个对用户友好的十六进制TTY（TeleTYpe）接口进行调试。TTY接口是一种老旧的文本通信协议，但因其简单性和兼容性广泛，所以在此用于调试可以实现与Arduino IDE不支持的十六进制RS232数据通信。 综上所述，PyBitBanger项目为我们提供了一套完整的解决方案，用于在Python和硬件之间建立桥梁。通过使用相对简单的硬件、通信协议以及GUI接口，该方案能够让用户轻松地通过Python脚本控制外部硬件，进而进行项目原型设计和实现。 作为开源项目，PyBitBanger的源代码可以自由下载、使用、修改和分发。它的开源性质不仅意味着该项目可以得到社区的持续支持和改进，同时也促进了硬件控制技术的普及和教育。任何对硬件编程感兴趣的个人或团队都可以利用该项目，快速上手硬件控制，将他们的想法变为现实。 在具体实施中，用户需要准备的硬件包括但不限于Arduino Nano和MCP23S17端口扩展器，以及相应的电源和接线材料。此外，用户还需要下载并安装Python，以及相关的库如Tkinter和Nybble通信协议库。而使用Nattya进行调试时，还需要对Python的TTY接口编程有一定的了解。 最后，值得注意的是，由于并口技术的衰落，使用Python脚本控制硬件更多依赖于串行接口如USB、RS232或SPI。因此，对于那些仍然依赖并口硬件的老旧系统，可能需要特定的转接设备或适配器才能实现控制。而PyBitBanger项目则为现代硬件控制提供了一个优秀的替代方案，大大简化了开发过程。