Il mondo dell’elettronica e della programmazione si è evoluto enormemente negli ultimi anni, e Arduino e Raspberry Pi sono diventati due dei pilastri fondamentali di questa rivoluzione. Se sei un appassionato che ha già familiarità con le basi di questi potenti strumenti e stai cercando di spingere i tuoi progetti a un livello successivo, questo articolo è pensato per te. Esploreremo le tecniche avanzate di programmazione e le strategie per ottimizzare l'uso di Arduino e Raspberry Pi, permettendoti di realizzare progetti complessi e innovativi.

Arduino: Oltre le Basi

Comunicazione tra Schede: I2C e SPI

Quando si lavora con più schede Arduino, la comunicazione tra di esse diventa cruciale. Le interfacce I2C (Inter-Integrated Circuit) e SPI (Serial Peripheral Interface) sono due delle opzioni più potenti e comuni. I2C è perfetto per progetti che richiedono la connessione di più dispositivi con un numero ridotto di pin, grazie alla sua architettura a due fili: uno per i dati e uno per il clock. Al contrario, SPI, pur richiedendo più pin (MISO, MOSI, SCK e CS), offre una velocità di trasferimento dati maggiore e un controllo più diretto sui dispositivi connessi.

Ecco un esempio di codice avanzato per Arduino che utilizza la comunicazione I2C per controllare un display LCD e un sensore di temperatura simultaneamente:

#include 
#include 
#include 

#define DHTPIN 2
#define DHTTYPE DHT11

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

void setup() {
  lcd.begin();
  lcd.backlight();
  dht.begin();
}

void loop() {
  float temp = dht.readTemperature();
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Temp: ");
  lcd.print(temp);
  lcd.print(" C");
  delay(2000);
}

Programmazione Orientata agli Oggetti con Arduino

Sebbene Arduino sia spesso associato ad una programmazione procedurale semplice, l'uso della programmazione orientata agli oggetti (OOP) può semplificare notevolmente il codice e migliorare la manutenibilità. Creare classi per gestire sensori e attuatori, ad esempio, ti permette di incapsulare il comportamento e le proprietà di ciascun componente in oggetti separati, rendendo il tuo codice più modulare e riutilizzabile.

Per approfondire la programmazione OOP con Arduino, ti consigliamo di leggere il nostro articolo su Programmazione Orientata agli Oggetti con Arduino.

Un esempio applicato della OOP, lo puoi trovare a seguito interfacciando un LED con un sensore di distanza:

class DistanceSensor {
  private:
    int triggerPin;
    int echoPin;
  public:
    DistanceSensor(int trigPin, int echoPin) {
      triggerPin = trigPin;
      echoPin = echoPin;
      pinMode(triggerPin, OUTPUT);
      pinMode(echoPin, INPUT);
    }

    long readDistance() {
      digitalWrite(triggerPin, LOW);
      delayMicroseconds(2);
      digitalWrite(triggerPin, HIGH);
      delayMicroseconds(10);
      digitalWrite(triggerPin, LOW);
      long duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
      return duration * 0.0344 / 2;
    }
};

DistanceSensor sensor(9, 10);
int ledPin = 13;

void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  long distance = sensor.readDistance();
  if (distance < 10) {
    digitalWrite(ledPin, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(ledPin, LOW);
  }
  delay(500);
}

Raspberry Pi: Sfruttare al Massimo il Potere di un Computer

Automazione e Script Python Avanzati

Python è il linguaggio di riferimento per Raspberry Pi, ma l’utilizzo avanzato di script Python può fare una grande differenza. Approfondisci l'uso delle librerie come RPi.GPIO e gpiozero per il controllo dei pin GPIO, e scopri come gestire l'accesso ai file di sistema e l’interazione con altre applicazioni tramite chiamate di sistema. Imparare a gestire processi multipli e la comunicazione tra script può ottimizzare la tua automazione.

Scopri di più su Python e Raspberry Pi leggendo il nostro articolo su Python per Raspberry Pi: Automazione e Script Avanzati.

Ecco un esempio di codice Python per Raspberry Pi che utilizza la libreria gpiozero per gestire un sistema di allerta basato su un sensore di movimento e un buzzer:

from gpiozero import MotionSensor, Buzzer
from time import sleep

motion_sensor = MotionSensor(4)
buzzer = Buzzer(17)

while True:
    if motion_sensor.motion_detected:
        buzzer.on()
        print("Movimento rilevato!")
    else:
        buzzer.off()
    sleep(0.5)

MQTT per Raspberry Pi: Networking e Comunicazione

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) è un protocollo di messaggistica leggero progettato per comunicazioni di rete efficienti e affidabili tra dispositivi. È particolarmente utile per le applicazioni IoT dove la banda è limitata e la comunicazione tra dispositivi deve essere rapida e sicura. Utilizzare MQTT su Raspberry Pi può aiutarti a costruire reti di sensori e attuatori distribuiti.

Per approfondire l'uso di MQTT con Raspberry Pi, leggi il nostro articolo su MQTT per Raspberry Pi: Networking e Comunicazione.

E se non fosse abbastanza, possiamo proporti il nostro video in merito al protocollo MQTT!

Un esempio di utilizzo per l'MQTT con Raspberry Pi e Python lo puoi trovare qui di seguito:

import paho.mqtt.client as mqtt
import random
import time

broker = "mqtt.eclipse.org"
port = 1883
topic = "sensors/temperature"

def on_connect(client, userdata, flags, rc):
    print("Connected with result code " + str(rc))

client = mqtt.Client()
client.on_connect = on_connect
client.connect(broker, port, 60)

client.loop_start()

while True:
    temperature = random.uniform(20.0, 30.0)  # Simulazione della lettura della temperatura
    client.publish(topic, temperature)
    print("Temperatura inviata: " + str(temperature))
    time.sleep(10)

Interfacciamento con Dispositivi Esterni

Il Raspberry Pi può interfacciarsi con una vasta gamma di dispositivi esterni tramite USB, GPIO e interfacce seriali. Progetti avanzati possono includere l'uso di sensori complessi, moduli di comunicazione e dispositivi di archiviazione. Saper gestire questi dispositivi e integrarli con il sistema operativo e i tuoi script può fare una grande differenza nella realizzazione di soluzioni robuste e scalabili.

Per un approfondimento su come interfacciare dispositivi esterni con Raspberry Pi, leggi il nostro articolo su Interfacciamento con Dispositivi Esterni su Raspberry Pi.

Puoi prendere anche spunto da questo video, dove mostro come poter sfruttare il potenziale di Telegram per l'IoT assieme a Raspberry Pi e la sua camera!

E, a corredo come gli esempi di prima, a seguito troverai un esempio di codice Python per Raspberry Pi che legge i dati da un sensore di umidità e temperatura e li salva su un file di log:

import Adafruit_DHT
import time

sensor = Adafruit_DHT.DHT22
pin = 4

while True:
    humidity, temperature = Adafruit_DHT.read_retry(sensor, pin)
    if humidity is not None and temperature is not None:
        with open("log.txt", "a") as log_file:
            log_file.write(f"Temp={temperature:0.1f}*C Humidity={humidity:0.1f}%\n")
        print(f"Temp={temperature:0.1f}*C Humidity={humidity:0.1f}%")
    else:
        print("Failed to retrieve data from humidity sensor")
    time.sleep(60)

Sei interessato a scoprire di più su Arduino e Raspberry Pi? Sei indeciso su quale scheda scegliere? Iscriviti al nostro webinar esclusivo e gratuito, che si terrà mercoledi 9 ottobre alle ore 18:30, seguendo questo link: Iscrizione Webinar Arduino & Raspberry Pi.

Ti potrebbe interessare anche:

Arduino Cloud è certificato ISO 27001

La nuova scheda Arduino Nano Matter per l’automazione e la domotica

Smart Pot Sensor: IoT applicato all’agricoltura (Parte 1)