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Raspberry Pi Pico實踐系列1-Windows環境下樹莓派Pico迷你開發板MicroPython快速上手實踐
Raspberry Pi Pico實踐系列2-基於Thonny和MicroPython的樹莓派Pico板上LED控制編程實踐
Raspberry Pi Pico實踐系列3-基於PyCharm和MicroPython的樹莓派Pico擴展接口使用與控制編程實踐
本文針對樹莓派系列最新的樹莓派Pico迷你開發板擴展應用，介紹樹莓派Pico PyCharm開發環境設置、樹莓派Pico擴展接口使用以及MicroPython Pico擴展接口控制編程。
一、 安裝PyCharm及MicroPython插件
1.安裝PyCharm
PyCharm是面向Python專業程序員的一種Python IDE(Integrated Development Environment，集成開發環境)，支持Windows、Max、Linux操作系統，我們可從Jetbrains官方網站 https://www.jetbrains.com/pycharm/download/#section=windows下載Windows PyCharm IDE(見圖1)，這裏下載Windows 社區版(Community) PyCharm並安裝到電腦(見圖2)。
圖1
圖2
2.安裝MicroPython插件(Plugins)
運行PyCharm IDE，點擊插件[Plugins] (見圖3)。在”Search”編輯框輸入：micropython，點擊綠色背景的[Install]按鈕安裝MicroPython插件，具體操作見圖3中的紅色橢圓框所示。
圖3
接下來可安裝樹莓派Pico開發板MicroPython固件（若已在樹莓派Pico開發板中事先安裝了MicroPython固件，則忽略此步驟）。關於樹莓派Pico開發板MicroPython固件的具體安裝方法，可參見博主博文 < Raspberry Pi Pico實踐系列1-Windows環境下樹莓派Pico迷你開發板MicroPython快速上手實踐> 中的相關介紹，此略。
二、建立工程
點擊[Project]→ [New Project]創建一個新工程，在[Location:]編輯框中輸入picoledblink，點擊【Create】按鈕，創建一個名爲picoledblink的工程(見圖4)。
圖4
點擊[Create]按鈕後，顯示圖5所示的“Tip of the Day”對話框。
圖5
點擊圖5的 [Close]按鈕後，如果是第一次建立工程，則會顯示安裝Python3.8 (見圖6)。若電腦中事先沒有安裝Python，則等待安裝。當然，若電腦中已事先安裝了其他版本的Python，則可點擊[Cancel]按鈕，選擇已事先安裝好的Python Interpreter。
圖6
這裏要特別補充說明的是，PyCharm只是一個集成開發環境，在執行 Python 程序時，還要依賴於所選的 Python 解釋器。在一臺電腦上，可以存在多個版本的 Python 解釋器，因此，在執行 Python 程序前，需要告知PyCharm IDE選用哪一個 Python 解釋器執行程序。
Python安裝成功或者是選擇好安裝的Python Interpreter後，picoledblink工程中將自動添加名爲main.py的Python主程序文件(見圖7)。
圖7
三、樹莓派Pico MicroPython開發環境設置
順序選取[File]→[Settings…]，彈出“Settings“設置對話框(見圖8)。
圖8
在圖8“Settings“對話框中，順序選擇[Languages & Frameworks] →[MicroPython]，勾選[Enable MicroPython support]，在設備類型[Device Type:]下拉列表框選擇[Pyboard]，在[Device path:]編輯框輸入：COM5(見圖9)，點擊[OK]按鈕確認設置。
圖9
需要說明的是，當樹莓派Pico開發板USB電纜線與電腦正確連接後，需要查看一下設備管理器的COM端口(見圖10)。由圖10可知，前面圖9中的[Device path:]編輯框中要填寫COM5，它表示這裏連接的樹莓派Pico開發板所對應的USB串行設備是COM5虛擬串口。
圖10
完成“設置“對話框設置後，回到main.py主程序編輯窗口頁面(見圖11)，我們可以看到藍色的【Missing required MicroPython packages】(缺少必須的MicroPython包)字符串顯示，點擊【Missing required MicroPython packages】安裝MicroPython包(Installing package)， MicroPython包安裝成功後， “Missing required MicroPython packages”字符串顯示從屏幕消失。
圖11
至此，我們完成了PyCharm IDE樹莓派Pico MicroPython開發環境設置。
接下來，我們將清除圖11中main.py編輯窗口生成的初始化代碼，直接在編輯窗口中錄入樹莓派Pico MicroPython相關應用程序並調試運行。
四、樹莓派Pico擴展接口使用及MicroPython擴展接口硬件控制編程
1.MicroPython控制程序示例
示例：使用PyCharm IDE和MicroPython樹莓派Pico擴展口GPIO22引腳控制LED 1秒鐘間斷閃亮的程序。
滿足示例的程序清單：
from machine import Pin
import time
led=Pin(22, Pin.OUT)
while True:
led(1)
print(“Led on”)
time.sleep(1)
led(0)
print(“Led off”)
time.sleep(1)
在圖11的main.py編輯窗口中錄入本示例程序，見圖12所示。
圖12
右擊Project工程窗口中的[main.py]會顯示一個快捷菜單，在該菜單中選取 [Modify Run Configuration…]彈出“Edit Run Configuration“對話框(見圖13)。在圖13 的”Name“編輯框中輸入Flash程序文件名，這裏輸入Flash main.py，點擊 [Apply]應用按鈕，然後再點擊[Ok]確認按鈕。
圖13
由於本示例要求使用樹莓派Pico擴展接口控制LED發光，這裏我們先保存已編輯好的源程序文件，點擊[Close Project]關閉已創建好的工程。接下來，介紹樹莓派Pico開發板擴展口及其LED接口硬件連接。
2.樹莓派Pico擴展接口及其LED接口硬件
要讓樹莓派Pico擴展接口與麪包板上的LED連接，我們需要將樹莓派Pico擴展接口引腳用20引腳排針焊接(如果個人沒有電烙鐵等硬件製作工具，也可請有一定經驗的硬件工程師焊接)。
圖14
向商家購買樹莓派Pico開發板時，商家一般都會附帶一根40引腳排針[見圖14(a)]。現用老虎鉗或尖嘴鉗將40引腳排針從中間撇成兩半，這樣40引腳排針被分成了兩根20引腳排針[見圖14(b)]。將兩根20引腳排針插入樹莓派Pico兩邊的擴展接口焊盤[見圖14(c )]。
用烙鐵分別焊接插入樹莓派Pico開發板兩邊的擴展接口20引腳排針，圖15是已焊接好的帶擴展接口40引腳排針Pico開發板。
圖15
關於樹莓派擴展接口40引腳信號排列可參見博主博文<採用RP2040 MCU的樹莓派Pico迷你開發板介紹>。圖16(a)是使用樹莓派Pico擴展接口GPIO22引腳將綠色LED和1kΩ電阻串聯的硬件接口原理圖。現將帶擴展接口40引腳排針的Pico開發板、綠色LED、1kΩ電阻及連接線按圖16(a)的原理圖插入圖16(b)的麪包板。
圖16
3.使用PyCharm和MicroPython程序控制樹莓派Pico擴展接口硬件中的LED
麪包板上的樹莓派Pico及其擴展LED接口硬件連接好後，將USB電纜線一端插入圖16(b)中的Pico開發板Micro USB口，USB電纜線另一端連接到已開機的電腦USB口，Pico開發板作爲COM5虛擬串口設備與電腦連接。
現在回過來再次執行PyCharm，選擇[Project]→[Open]重新打開前面已經創建好的picoledblink工程，顯示界面見前面的圖12所示。選取 [Run…]→[Run ‘Flash main.py’ Shift+F10]或直接按[Shift]+[F10]快捷鍵運行程序，可看到麪包板上的LED燈間斷閃亮。
下面，我們再試驗PyCharm MicroPython REPL交互式運行方式，依次選取[Tools] →[MicroPython] →[MicroPython REPL]，將顯示COM5 Terminal串口終端顯示窗口(見圖17)。
圖17
按下[Ctrl]+[D]快捷鍵以REPL方式運行PyCharm中的main.py程序實現LED燈間斷閃亮控制。
圖18
圖19
某個時刻LED燈熄滅抓拍照片見圖18所示，另外某個時刻LED燈點亮抓拍照片截圖見19所示。 可以看出，main.py程序以設定的1秒時間間隔將” Led on”和” Led off”字符串交替顯示在COM5 Terminal串口終端顯示窗口中。
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發佈日期：2021年01月31日