1.2 Python开发环境

集成开发环境（Integrated Development Environment，IDE）是提供程序开发环境的应用程序，一般包括代码编辑、程序编译、程序调试和图形交互界面等工具，是集成了代码编辑功能、语法分析功能、编译功能、调试功能等一体化的开发软件服务套。

Python IDE是Python编程必须使用的开发工具，IDE的选择对Python编程有很大的影响，因此选择合适的Python IDE对于程序开发十分重要，目前常用的Python IDE有10多种，其中使用较多的有以下几种。（1）Python官网下载的安装包自带的IDE；（2）Python专业集成开发环境PyCharm，有两个版本，一个是免费的社区版本，另一个是面向企业开发者的专业版本；（3）Python的人工智能、科学计算环境Anaconda，其中包含了大量的科学包，提供包管理与环境管理的功能。

1.2.1 PyCharm的下载和安装

PyCharm是专业的面向Python的全功能集成开发环境。PyCharm主页：http://www.jetbrains. com/pycharm/，如图1-7所示。

（1）在主页单击DOWNLOAD NOW按钮，弹出下载界面，如图1-8所示。

（2）PyCharm目前有两个版本：付费的专业版和免费的社区版，这里选择免费的社区版。下载的文件名为“pycharm-community-2019.3.3.exe”，双击文件开始安装，如图1-9所示。

（3）安装完成PyCharm以后，在程序开始菜单出现PyCharm启动项“JetBrains＞JetBrains PyCharm Community”，单击JetBrains PyCharm Community选项即可启动，如图1-10所示。

（4）启动PyCharm，在弹出的窗口中进行设置，这是第一次启动，选择Do not import settings选项，单击OK按钮，如图1-11所示。

（5）PyCharm启动后的主界面如图1-12所示。

1.2.2 PyCharm的使用

在PyCharm中新建Python程序的步骤如下。

（1）在PyCharm的主界面中选择“File＞New Project”菜单命令以新建项目，如图1-13所示。

（2）选中新建的项目，单击鼠标右键，在弹出菜单中选择“New＞Python File”菜单命令，新建Python文件，如图1-14所示。

（3）在新建的Python文件中输入代码，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择菜单“Run‘t1’”菜单命令，执行Python代码，如图1-15所示。

在PyCharm中执行调试Python程序有两种方式：运行文件方式（上面介绍的方法）和交互方式。在PyCharm的主界面中选择窗口Python Console，在此窗口中可以交互执行Python源代码，如图1-16所示。

PyCharm可以进行个性化的设置，选择“File＞Settings”菜单命令，打开Settings（设置）窗口，如图1-17所示。在左侧栏中选择“Project＞Project Interpreter”选项，在右侧即可设置Python的项目解释器Project Interpreter。

（4）在Python开发的过程中，经常用到第三方模块，可以在Settings窗口中进行操作。方法是在Settings窗口右侧栏中单击按钮，弹出如图1-18所示的窗口，在左侧选择安装的模块，例如numpy模块，然后单击下方的Install Package按钮开始安装。

安装完成以后，在Settings窗口中即可看到已经安装的模块numpy，如图1-19所示。

1.2.3 树莓派Python IDLE的使用

Python语言由于具有很强的可读性、可移植性，且易于维护，以及包含丰富多样的第三方扩展组件（例如数据库、数学计算、数据爬取、数据挖掘、机器视觉、人工智能、深度学习框架等方面的Python组件），因此，随着嵌入式处理系统的功能逐渐增强，Python也广泛地应用到了嵌入式系统中。

树莓派（Raspberry Pi）是为学生学习计算机编程教育而设计的，鼓励计算机爱好者动手开发相关的软硬件应用，且只有信用卡大小的微型电脑。虽然树莓派的体积小，但是它的应用潜力无限，受众多计算机发烧友和创客的追捧，基于树莓派可以设计搭建出多种DIY产品，例如机器人、智能音箱、控制系统、云服务器、仿生系统、人工智能系统等，如图1-20所示。

树莓派主要是用Python语言开发设计各种应用。Python允许树莓派实现各种丰富的应用，有了树莓派和Python，唯一受到限制的就是想象力了。可以用Python实现树莓派控制实时监控系统、自动驾驶机器人、实时感知机器人、人脸识别系统等。

树莓派主页：https://www.raspberrypi.org/，如图1-21所示，可以从主页中下载树莓派的操作系统。

完成树莓派操作系统的下载以后，还要下载树莓派系统烧录软件Win32 Disk Imager，下载网址：https://sourceforge.net/projects/win32diskimager/files/latest/download，如图1-22所示。

下载完成后，运行文件“win32diskimager-1.0.0-install.exe”进行安装，将映像文件“win32diskimager-1.0.0-install 2020-02-13-raspbian-buster-full.img”烧写到启动树莓派的Micro SD卡中。方法是将插有Micro SD卡的USB读卡器插入PC的USB接口，运行Win32 Disk Imager系统烧录软件，如图1-23所示。可以看到插入的Micro SD卡盘符位于“设备”下面，单击“写入”按钮开始烧入。

烧写完成后弹出对话框，单击OK按钮，如图1-24所示。

树莓派的官方操作系统是一款基于Linux的操作系统，将烧写完成操作系统的Micro SD卡插入树莓派卡槽，加电启动树莓派系统，启动后的界面如图1-25所示。可以看到已经集成了两个Python的编程环境：Python 3（IDLE）和Thonny Python IDE。

在使用树莓派访问GPIO硬件之前，还需要安装Python的GPIO库。在安装GPIO库之前，要确保系统安装了Python-dev包，安装方法是在树莓派主界面启动一个控制台终端，执行命令：sudo apt-get install python3-dev。Python-dev包安装完成以后，即可安装树莓派Python的GPIO库，执行命令：sudo apt-get install python3-rpi.gpio，如图1-26所示。

树莓派安装其他Python库的方法类似，命令格式为“sudo apt-get install Python库”。