PythonとArduinoをシリアル通信でつなごう！IoTデバイス入門ガイド

「ArduinoとPythonって、なんとなく別の世界の話な気がする…」そんなふうに感じている方、多いんじゃないでしょうか。

でも実は、シリアル通信という仕組みを使えば、PythonとArduinoはびっくりするくらい簡単につながります。これができると一気にIoTの扉が開く感じがして、個人的にはプログラミングで初めて「動いた！」と感動した体験に匹敵するくらい楽しいんですよね 😊

今回は、PythonとArduinoをシリアル通信でつないでIoTデバイスを作る方法を、ゼロからやさしく解説していきます。

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？
🛠️ 準備するもの
⚙️ STEP 1：Arduino側のスケッチを書く
🐍 STEP 2：Python側のコードを書く
📊 STEP 3：センサーデータをPythonで受け取る（応用編）
⚠️ よくあるエラーと対処法
まとめ

📋 この記事の対象読者・難易度

Arduino Python electronics / Photo by Chengxin Zhao via Pexels

✅ PythonのコードをなんとなくPCで動かせる方
✅ ArduinoのLチカ（LEDを光らせること）を試したことがある方
✅ IoTやハードウェア連携に興味がある方

難易度は初〜中級者向けです。シリアル通信の仕組みからコード例まで、順を追って説明しますね。

🔌 シリアル通信ってそもそも何？

まず「シリアル通信」という言葉からやさしく説明します。

イメージとしては、PCとArduinoが1本のパイプで会話している感じです。データを1ビットずつ順番に送受信する方式で、USBケーブル1本でつなぐだけで使えます。難しい配線は不要です。

つまり、こういうことができるようになります。

📡 PythonからArduinoに命令を送る（例：「LEDをつけて」）
📊 ArduinoのセンサーデータをPythonで受け取る（例：温度・湿度の取得）
🤖 Pythonで処理した結果をArduinoに反映させる（例：AIの判断でモーターを動かす）

これだけでも、立派なIoTデバイスになりますよね 🎉

🛠️ 準備するもの

Arduino本体（Uno・Nano・Megaなど）
USBケーブル（ArduinoとPCをつなぐもの）
Python 3系がインストールされたPC
Pythonライブラリ：pyserial

pyserialはシリアル通信を扱うためのPythonライブラリです。インストールは1行で完了します。

pip install pyserial

インストールできたか確認しておきましょう。

python -c "import serial; print(serial.__version__)"

バージョン番号が表示されればOKです ✅

⚙️ STEP 1：Arduino側のスケッチを書く

まずはArduino側を準備します。Arduinoのコードは「スケッチ」と呼ばれますよね。

今回はシンプルに、Pythonから「H」という文字が送られてきたらLEDをON、「L」でOFFするスケッチを書いてみましょう。

// Pythonからの命令でLEDを制御するスケッチ

const int LED_PIN = 13; // 内蔵LEDのピン番号

void setup() {
  Serial.begin(9600);        // シリアル通信を9600bpsで開始
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);  // LEDピンを出力モードに設定
}

void loop() {
  // シリアルにデータが届いていたら読み取る
  if (Serial.available() > 0) {
    char command = Serial.read(); // 1文字読み込む

    if (command == 'H') {
      digitalWrite(LED_PIN, HIGH); // LEDをON
      Serial.println("LED ON");    // Pythonへ返信
    } else if (command == 'L') {
      digitalWrite(LED_PIN, LOW);  // LEDをOFF
      Serial.println("LED OFF");   // Pythonへ返信
    }
  }
}

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。Python側と合わせる必要があります
Serial.available()：受信データがあるかどうかを確認する関数
Serial.println()：Pythonへデータを返送できます（双方向通信！）

このスケッチをArduino IDEで書き込んでおいてください。

🐍 STEP 2：Python側のコードを書く

次はPython側です。pyserialを使ってArduinoと通信します。

まず、自分のPCでArduinoがどのポートに認識されているかを確認しましょう。

Windowsの場合：デバイスマネージャーで「COM3」「COM4」など
Mac / Linuxの場合：/dev/tty.usbmodem や /dev/ttyUSB0 など

確認できたら、以下のコードを試してみましょう。

import serial  # pyserialをインポート
import time

# ポート名とボーレートをArduinoのスケッチに合わせる
# Windowsなら 'COM3' など、Macなら '/dev/tty.usbmodemXXXX' など
SERIAL_PORT = '/dev/tty.usbmodem1401'  # ← 自分の環境に合わせて変更
BAUD_RATE = 9600

# シリアルポートを開く（Arduinoとの接続確立）
ser = serial.Serial(SERIAL_PORT, BAUD_RATE, timeout=1)
time.sleep(2)  # Arduinoがリセットするまで少し待つ（重要！）

print("Arduinoと接続しました 🎉")

# LEDをON → 1秒待つ → OFFを3回繰り返す
for i in range(3):
    # 'H'を送ってLEDをON
    ser.write(b'H')
    response = ser.readline().decode('utf-8').strip()
    print(f"Arduino応答: {response}")
    time.sleep(1)

    # 'L'を送ってLEDをOFF
    ser.write(b'L')
    response = ser.readline().decode('utf-8').strip()
    print(f"Arduino応答: {response}")
    time.sleep(1)

# 接続を閉じる
ser.close()
print("通信を終了しました")

ここが重要です ⚡

time.sleep(2)：Arduinoはシリアル接続時に自動でリセットします。このウェイトを入れないと通信が安定しないことがあります
ser.write(b’H’)：バイト列として送信するため b'H' と書くのがポイント
ser.readline()：Arduinoからの返信を1行単位で受け取ります
ser.close()：使い終わったら必ずポートを閉じましょう。閉じないと次回の接続時にエラーになることがあります

📊 STEP 3：センサーデータをPythonで受け取る（応用編）

双方向通信ができると、IoTらしさがグッと高まります。今度はArduinoのアナログピンの値（例：照度センサーや可変抵抗の値）をPythonでリアルタイムに受け取ってみましょう。

Arduino側はこんなシンプルなスケッチです。

// アナログ値をPythonへ送り続けるスケッチ
void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int sensorValue = analogRead(A0); // A0ピンのアナログ値を読む（0〜1023）
  Serial.println(sensorValue);      // Pythonへ送信
  delay(500);                       // 0.5秒ごとに送信
}

Python側でデータを受け取るコードはこちらです。

import serial
import time

SERIAL_PORT = '/dev/tty.usbmodem1401'  # 自分の環境に合わせて変更
BAUD_RATE = 9600

ser = serial.Serial(SERIAL_PORT, BAUD_RATE, timeout=1)
time.sleep(2)

print("センサーデータの受信を開始します（Ctrl+Cで停止）")

try:
    while True:
        line = ser.readline().decode('utf-8').strip()
        if line:  # 空行をスキップ
            sensor_value = int(line)
            # 0〜1023の値をパーセントに変換して表示
            percent = round(sensor_value / 1023 * 100, 1)
            print(f"センサー値: {sensor_value} ({percent}%)")
except KeyboardInterrupt:
    print("\n受信を停止しました")
finally:
    ser.close()  # 必ず接続を閉じる

ざっくりとした流れがつかめるはずです 👌 センサーの値がリアルタイムでターミナルに流れてくる様子は、初めて見るとちょっと感動しますよ。

⚠️ よくあるエラーと対処法

シリアル通信でつまずきやすいポイントをまとめておきます。

🔴 「could not open port」エラー：ポート名が間違っているか、Arduino IDEのシリアルモニタが開いたままになっています。シリアルモニタを閉じてから実行しましょう
🔴 文字化けする・データがおかしい：ArduinoのボーレートとPythonのボーレートが一致しているか確認を
🔴 すぐに接続が切れる：time.sleep(2) のウェイトを忘れていないか確認してみてください