PythonとArduinoをシリアル通信で連携させる方法【pyserial入門・サンプルコード付き】

「ArduinoとPythonって、なんとなく別々のものって感じがして、一緒に使うイメージが湧かない…」

そんな風に感じている方、実は多いんじゃないでしょうか。

でも安心してください。シリアル通信という仕組みを使えば、PythonとArduinoはびっくりするほど簡単につながります。今回はその基本をゼロから丁寧に解説していきますね 🎉

Contents

この記事の対象読者・難易度
シリアル通信ってそもそも何？
事前準備を確認しておきましょう
STEP 1：Arduinoのスケッチを書く
STEP 2：PythonでArduinoからデータを受信する
STEP 3：PythonからArduinoへデータを送信する
よくあるエラーと対処法
まとめ
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この記事の対象読者・難易度

Arduino microcontroller / Photo by Chengxin Zhao via Pexels

✅ Pythonの基本的な書き方がわかる方
✅ Arduinoでスケッチを書いてみたことがある方
✅ PythonとArduinoを連携させてみたい初〜中級者の方

難易度：★★☆☆☆（初〜中級者向け）

シリアル通信ってそもそも何？

まず「シリアル通信」という言葉、なんか難しそうですよね。でもイメージとしてはこんな感じです。

👉 「パソコンとArduinoが、USBケーブルを通してリアルタイムにメッセージをやり取りする仕組み」

たとえば、Arduinoのシリアルモニターを使ったことがある方なら、あの画面に文字が流れてくるアレです。Pythonからあの通信路を使って、データを送ったり受け取ったりできるんですよね。

つまり——

Python → Arduino：「LEDを光らせて！」と命令を送る
Arduino → Python：「センサーの値は23.5だよ！」とデータを返す

この双方向のやり取りが、シリアル通信で実現できます。

事前準備を確認しておきましょう

Python programming electronics / Photo by Nemuel Sereti via Pexels

実際にコードを書く前に、必要なものをチェックしておきましょう 📋

✅ Arduino本体（UnoやNanoなど何でもOK）
✅ USBケーブル（Arduino接続用）
✅ Python 3.x がインストール済み
✅ pyserial ライブラリのインストール

pyserialsのインストールはターミナルで以下を実行するだけです。

pip install pyserial

インストールできたか確認したい場合は pip show pyserial で確認できますよ。

STEP 1：Arduinoのスケッチを書く

まずはArduino側の準備です。今回は「Arduinoが1秒ごとにカウントアップした数値をシリアル送信する」シンプルなスケッチを書きます。

// Arduino側スケッチ：1秒ごとに数値を送信する

int counter = 0;  // カウンター変数

void setup() {
  Serial.begin(9600);  // シリアル通信を9600bpsで開始
}

void loop() {
  Serial.println(counter);  // Pythonへ数値を送信
  counter++;                 // カウントアップ
  delay(1000);               // 1秒待機
}

ポイントをまとめるとこんな感じです 👇

Serial.begin(9600)：通信速度（ボーレート）を指定します。Python側と必ず合わせること！
Serial.println()：改行付きでデータを送信します。Pythonで受け取りやすくなります

このスケッチをArduinoに書き込んでおきましょう。

STEP 2：PythonでArduinoからデータを受信する

次はPython側です。pyserial を使って、Arduinoが送ってくるデータを受け取ってみましょう。

import serial  # pyserialsライブラリをインポート
import time

# シリアルポートに接続（ポート名はお使いの環境に合わせて変更してください）
# Windows例: 'COM3'、Mac/Linux例: '/dev/ttyUSB0' や '/dev/cu.usbmodem1401'
ser = serial.Serial('/dev/cu.usbmodem1401', 9600, timeout=1)

time.sleep(2)  # Arduinoの起動を待つ（重要！）

print("Arduinoからデータを受信中...")

try:
    while True:
        line = ser.readline()          # 1行分のデータを読み取る
        if line:                        # データが空でなければ処理
            decoded = line.decode('utf-8').strip()  # バイト列を文字列に変換
            print(f"受信: {decoded}")
except KeyboardInterrupt:
    print("受信を停止しました")
    ser.close()  # 終了時は必ずポートを閉じる

ここが重要です ⚠️

ポート名は環境によって違います。Windowsなら「デバイスマネージャー」、Mac/Linuxなら ls /dev/tty* で確認できます
ボーレートはArduinoと必ず一致させること（今回は9600）
time.sleep(2) はArduinoのリセット後の起動待ちです。これを省略すると最初のデータが化けることがあります
readline() の戻り値はバイト列なので、decode('utf-8') で文字列に変換するのを忘れずに！

STEP 3：PythonからArduinoへデータを送信する

今度は逆方向です。PythonからArduinoへ命令を送って、LEDをON/OFF制御してみましょう 💡

まずArduinoのスケッチを更新します。

// Arduino側：Pythonから'1'を受信したらLED ON、'0'でOFF

const int LED_PIN = 13;  // 内蔵LEDのピン番号

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);  // LEDピンを出力モードに設定
}

void loop() {
  if (Serial.available() > 0) {      // 受信データがあれば
    char received = Serial.read();   // 1文字読み取る
    if (received == '1') {
      digitalWrite(LED_PIN, HIGH);   // LED ON
      Serial.println("LED: ON");     // Pythonへ確認メッセージを返す
    } else if (received == '0') {
      digitalWrite(LED_PIN, LOW);    // LED OFF
      Serial.println("LED: OFF");
    }
  }
}

次にPython側のコードです。

import serial
import time

ser = serial.Serial('/dev/cu.usbmodem1401', 9600, timeout=1)
time.sleep(2)  # Arduino起動待ち

print("LED制御スタート！ 'q' で終了")

try:
    while True:
        command = input("コマンドを入力（1: ON / 0: OFF）: ")
        if command == 'q':
            break
        if command in ['0', '1']:
            ser.write(command.encode('utf-8'))  # 文字列をバイト列に変換して送信
            time.sleep(0.1)  # 返信を少し待つ
            response = ser.readline().decode('utf-8').strip()
            print(f"Arduino: {response}")
        else:
            print("0 か 1 を入力してください")
except KeyboardInterrupt:
    pass
finally:
    ser.close()  # 必ずポートを閉じる
    print("接続を終了しました")

これ、実際に動かしたとき「1」を打ち込んだ瞬間にArduinoのLEDが光ると、なんとも言えない達成感がありますよ 😄

ポイントはこちら 👇

ser.write() に渡すのはバイト列。encode('utf-8') を忘れずに
送信後に少しだけ time.sleep() を入れると、Arduinoの返信を安定して受け取れます
finally ブロックで ser.close() することで、ポートを確実に解放できます

よくあるエラーと対処法

シリアル通信で詰まりやすいポイントをまとめておきますね 🔧

「could not open port」エラー：ポート名が間違っている、またはArduino IDEのシリアルモニターが開いたままになっています。シリアルポートは同時に1つのプログラムしか使えません
文字化けする：ボーレートがArduinoとPythonで一致していない可能性大
データが来ない：time.sleep(2) を入れ忘れていませんか？Arduinoはシリアル接続時にリセットがかかります
「Permission denied」（Mac/Linux）：sudo chmod 666 /dev/ttyUSB0 でポートの権限を変更してみてください