Raspberry Pi Pico实践系列3-基于PyCharm和MicroPython的树莓派Pico扩展接口使用与控制编程实践

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Raspberry Pi Pico实践系列1-Windows环境下树莓派Pico迷你开发板MicroPython快速上手实践
Raspberry Pi Pico实践系列2-基于Thonny和MicroPython的树莓派Pico板上LED控制编程实践
Raspberry Pi Pico实践系列3-基于PyCharm和MicroPython的树莓派Pico扩展接口使用与控制编程实践

本文针对树莓派系列最新的树莓派Pico迷你开发板扩展应用，介绍树莓派Pico PyCharm开发环境设置、树莓派Pico扩展接口使用以及MicroPython Pico扩展接口控制编程。
一、 安装PyCharm及MicroPython插件
1.安装PyCharm
PyCharm是面向Python专业程序员的一种Python IDE(Integrated Development Environment，集成开发环境)，支持Windows、Max、Linux操作系统，我们可从Jetbrains官方网站 https://www.jetbrains.com/pycharm/download/#section=windows下载Windows PyCharm IDE(见图1)，这里下载Windows 社区版(Community) PyCharm并安装到电脑(见图2)。

图1

图2
2.安装MicroPython插件(Plugins)
运行PyCharm IDE，点击插件[Plugins] (见图3)。在”Search”编辑框输入：micropython，点击绿色背景的[Install]按钮安装MicroPython插件，具体操作见图3中的红色椭圆框所示。

图3
接下来可安装树莓派Pico开发板MicroPython固件（若已在树莓派Pico开发板中事先安装了MicroPython固件，则忽略此步骤）。关于树莓派Pico开发板MicroPython固件的具体安装方法，可参见博主博文 < Raspberry Pi Pico实践系列1-Windows环境下树莓派Pico迷你开发板MicroPython快速上手实践> 中的相关介绍，此略。
二、建立工程
点击[Project]→ [New Project]创建一个新工程，在[Location:]编辑框中输入picoledblink，点击【Create】按钮，创建一个名为picoledblink的工程(见图4)。

图4
点击[Create]按钮后，显示图5所示的“Tip of the Day”对话框。

图5
点击图5的 [Close]按钮后，如果是第一次建立工程，则会显示安装Python3.8 (见图6)。若电脑中事先没有安装Python，则等待安装。当然，若电脑中已事先安装了其他版本的Python，则可点击[Cancel]按钮，选择已事先安装好的Python Interpreter。

图6
这里要特别补充说明的是，PyCharm只是一个集成开发环境，在执行 Python 程序时，还要依赖于所选的 Python 解释器。在一台电脑上，可以存在多个版本的 Python 解释器，因此，在执行 Python 程序前，需要告知PyCharm IDE选用哪一个 Python 解释器执行程序。
Python安装成功或者是选择好安装的Python Interpreter后，picoledblink工程中将自动添加名为main.py的Python主程序文件(见图7)。

图7
三、树莓派Pico MicroPython开发环境设置
顺序选取[File]→[Settings…]，弹出“Settings“设置对话框(见图8)。

图8
在图8“Settings“对话框中，顺序选择[Languages & Frameworks] →[MicroPython]，勾选[Enable MicroPython support]，在设备类型[Device Type:]下拉列表框选择[Pyboard]，在[Device path:]编辑框输入：COM5(见图9)，点击[OK]按钮确认设置。

图9
需要说明的是，当树莓派Pico开发板USB电缆线与电脑正确连接后，需要查看一下设备管理器的COM端口(见图10)。由图10可知，前面图9中的[Device path:]编辑框中要填写COM5，它表示这里连接的树莓派Pico开发板所对应的USB串行设备是COM5虚拟串口。

图10
完成“设置“对话框设置后，回到main.py主程序编辑窗口页面(见图11)，我们可以看到蓝色的【Missing required MicroPython packages】(缺少必须的MicroPython包)字符串显示，点击【Missing required MicroPython packages】安装MicroPython包(Installing package)， MicroPython包安装成功后， “Missing required MicroPython packages”字符串显示从屏幕消失。

图11
至此，我们完成了PyCharm IDE树莓派Pico MicroPython开发环境设置。
接下来，我们将清除图11中main.py编辑窗口生成的初始化代码，直接在编辑窗口中录入树莓派Pico MicroPython相关应用程序并调试运行。
四、树莓派Pico扩展接口使用及MicroPython扩展接口硬件控制编程
1.MicroPython控制程序示例
示例：使用PyCharm IDE和MicroPython树莓派Pico扩展口GPIO22引脚控制LED 1秒钟间断闪亮的程序。
满足示例的程序清单：

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)

在图11的main.py编辑窗口中录入本示例程序，见图12所示。

图12
右击Project工程窗口中的[main.py]会显示一个快捷菜单，在该菜单中选取 [Modify Run Configuration…]弹出“Edit Run Configuration“对话框(见图13)。在图13 的”Name“编辑框中输入Flash程序文件名，这里输入Flash main.py，点击 [Apply]应用按钮，然后再点击[Ok]确认按钮。

图13
由于本示例要求使用树莓派Pico扩展接口控制LED发光，这里我们先保存已编辑好的源程序文件，点击[Close Project]关闭已创建好的工程。接下来，介绍树莓派Pico开发板扩展口及其LED接口硬件连接。
2.树莓派Pico扩展接口及其LED接口硬件
要让树莓派Pico扩展接口与面包板上的LED连接，我们需要将树莓派Pico扩展接口引脚用20引脚排针焊接(如果个人没有电烙铁等硬件制作工具，也可请有一定经验的硬件工程师焊接)。

图14
向商家购买树莓派Pico开发板时，商家一般都会附带一根40引脚排针[见图14(a)]。现用老虎钳或尖嘴钳将40引脚排针从中间撇成两半，这样40引脚排针被分成了两根20引脚排针[见图14(b)]。将两根20引脚排针插入树莓派Pico两边的扩展接口焊盘[见图14(c )]。
用烙铁分别焊接插入树莓派Pico开发板两边的扩展接口20引脚排针，图15是已焊接好的带扩展接口40引脚排针Pico开发板。

图15
关于树莓派扩展接口40引脚信号排列可参见博主博文<采用RP2040 MCU的树莓派Pico迷你开发板介绍>。图16(a)是使用树莓派Pico扩展接口GPIO22引脚将绿色LED和1kΩ电阻串联的硬件接口原理图。现将带扩展接口40引脚排针的Pico开发板、绿色LED、1kΩ电阻及连接线按图16(a)的原理图插入图16(b)的面包板。

图16
3.使用PyCharm和MicroPython程序控制树莓派Pico扩展接口硬件中的LED
面包板上的树莓派Pico及其扩展LED接口硬件连接好后，将USB电缆线一端插入图16(b)中的Pico开发板Micro USB口，USB电缆线另一端连接到已开机的电脑USB口，Pico开发板作为COM5虚拟串口设备与电脑连接。
现在回过来再次执行PyCharm，选择[Project]→[Open]重新打开前面已经创建好的picoledblink工程，显示界面见前面的图12所示。选取 [Run…]→[Run ‘Flash main.py’ Shift+F10]或直接按[Shift]+[F10]快捷键运行程序，可看到面包板上的LED灯间断闪亮。
下面，我们再试验PyCharm MicroPython REPL交互式运行方式，依次选取[Tools] →[MicroPython] →[MicroPython REPL]，将显示COM5 Terminal串口终端显示窗口(见图17)。

图17
按下[Ctrl]+[D]快捷键以REPL方式运行PyCharm中的main.py程序实现LED灯间断闪亮控制。

图18

图19
某个时刻LED灯熄灭抓拍照片见图18所示，另外某个时刻LED灯点亮抓拍照片截图见19所示。 可以看出，main.py程序以设定的1秒时间间隔将” Led on”和” Led off”字符串交替显示在COM5 Terminal串口终端显示窗口中。
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发布日期：2021年01月31日