开发软件一般需要一个程序运行环境和一个集成开发环境（Integrated Development Environment，IDE）。Raspbian系统默认已经提供了Python 2和Python 3的运行环境，选择一款优秀的IDE，并采用合适的开发方法将有助于提高开发效率。本章将介绍一种Windows下远程开发树莓派程序的方法，主要内容如下：
- 介绍在本地和远程开发树莓派程序的两种思路。
- 介绍在Windows上使用Pycharm远程开发树莓派程序的方法。
4.1 两种开发思路
- 本地开发
本地开发是指在树莓派上安装和使用IDE（或文本编辑器）进行程序编写、调试和运行。如果树莓派已经连接上显示器、鼠标、键盘等I/O设备，那么就可以和使用普通PC一样进行程序开发。如果没有连接显示器等I/O设备，可以使用SSH或VNC远程登录到树莓派编写程序。对于第二种方法，虽然是远程登录到树莓派，但由于开发环境和代码等都保存在树莓派上，所以我们仍然可以认为是在树莓派本地进行开发。
本地开发的优势是简单，不需要太多的配置就可以进行程序开发。其劣势也是非常明显的，最主要的问题是树莓派本身的性能相对有限，而现代IDE对性能的要求较高，直接在树莓派上进行程序开发的用户体验不是很好。 - 远程开发
远程开发是指在个人计算机上编写代码，然后将代码上传到树莓派进行调试和运行，整个调试和运行的操作都是在个人计算机上完成的，基本无需在树莓派上进行操作。很明显，远程开发方式发挥了普通个人计算的优势，减轻了树莓派的负担，为我们提供了更好的开发体验。
远程开发是我们推荐的开发方式，以下将介绍一种远程开发树莓派程序的方法。
4.2 PyCharm远程开发树莓派程序
4.2.1 PyCharm简介
PyCharm是JetBrains开发的一款功能强大的Python IDE，提供了调试、语法高亮、项目管理、代码跳转、智能提示、自动完成、单元测试、版本控制等功能。PyCharm有专业版和社区版两个版本，但只有专业版才具备远程Python解释器和调试器功能，要实现远程开发树莓派程序需使用专业版的PyCharm。
4.2.2 配置远程开发环境
步骤 1： 将树莓派接入网络（需要和个人计算机在同一个局域网），并配置好SSH，具体参考第3章。
步骤 2： 在个人计算机上安装Python3。从Python官网https://www.python.org/downloads/下载合适的Python版本并安装，我们这里安装的是Pyhton 3.7.2（64-bit），对应的安装文件为python-3.7.2-amd64.exe。运行安装程序，按图 4.1所示选择，把Python加到Windows的环境变量PATH上去。如果采用默认安装，则点击“Install Now”，如果需要自定义安装（如修改安装路径等），则点击“Customize installation”，然后一路“Next”即可。
图 4.1 安装Python
安装完成后，在“命令提示符”输入以下命令，如果安装成功，则显示“Python 3.7.2”。
python --version
步骤 3： 在个人计算机上安装Pycharm。由于需要使用到Pycharm的远程Python解释器和调试器功能，因此我们需要安装专业版的Pycharm，官网下载地址：http://www.jetbrains.com/pycharm/download/。Pycharm的安装比较简单，运行安装程序后，采用默认安装一路“Next”即可，安装过程大概需要几分钟，请耐心等待。
Pycharm专业版是收费的，安装完成后需要激活，具体的解决的办法，可以私信我，或上网查找。
步骤 4： 运行Pycharm新建一个“Pure Python”项目，并按图4.2设置。其中，“Location”为新建项目在个人计算机上的存放位置。
图 4.2 创建项目
步骤 5： 新建基于SSH连接的远程Python解释器。如图4.2所示，点击“…”，然后选择“SSH Inetrpreter”，并按图4.3一步一步设置。其中，“Host”为树莓派的IP地址；“UserName”为登录树莓派的用户名；“InterPreter”为树莓派上的Python解释器路径，这里使用的是Python 3的解释器，如果想使用Python 2，则把路径改为“/usr/bin/python”。由于Raspbain系统是大小写敏感的，在填写配置信息的时候应注意大小写。
成功新建远程Python解释器后，如图4.4所示，PyCharm会向树莓派上传一些文件，一般需要几分钟的时间，请耐心等待。
图 4.3 新建基于SSH连接的远程Python解释器
图 4.4 完成远程Python解释器创建
步骤 6： 修改项目在树莓派上的存放目录（可选）并完成项目创建。新建远程Python解释器后，PyCharm会自动设置项目在树莓派上的存放目录，但为了管理方便，建议修改一下。如图4.5所示，按照您的习惯对“Remote project location”进行修改，然后点击“Create”完成项目创建，进入PyCharm的开发界面，如图4.6所示。
图 4.5 修改项目在树莓派上的存放目录
图 4.6 项目开发界面
步骤 7： 进一步配置项目远程Python解释器。进入“File->Settings->Project: myApp（项目名称）->Project Interpreter”，如图4.7所示，点击“Project Interpreter”选项后面的小齿轮，选择“Show All…”，进入“Project Interpreters”。
图 4.7 进入项目解析器配置管理
如图4.8所示，找到刚刚新建的远程Python解释器配置，然后点击小铅笔图标进入“Configure Remote Python Interpreter”界面。
图 4.8 进入远程解析器配置
按照图4.9设置SSH Credentials，“Host”、“User Name”、“Authentication type”、“Password”、“Python Interpreter path”等配置项的值与之前步骤的值一样，而“PyCharm helper path”采用默认值即可。
图 4.9 配置远程解析器
如果设置成功，如图4.10所示，在“Project Interpter”对话框的列表中将显示出树莓派上已安装的Python包的信息，点击列表右边的眼睛图标可以进行刷新。如果在列表下面出来图4.10中的提示，则点击“Install packaging tools”安装packaging tools即可。
图 4.10 完成远程解析器配置
步骤 8（可选）： 配置文件上传机制。PyCharm能够自动的把代码文件等上传到树莓派，默认是当文件文件发生改变时自动上传。这种默认机制上传文件的次数较多，效率不高且会影响MicroSD卡的寿命，因此建议修改为保存文件后上传文件，以减少文件上传次数。如图4.11所示，在“File->Settings”中找到相应的配置项并修改。
图 4.11 配置文件上传机制
到此为止，我们就完成了PyCharm远程Python开发环境的搭建，这样就可以在个人计算机上使用PyCharm编写代码，然后通过SSH调用树莓派上Python解释器进行调试和运行程序。
4.2.3 编写第一个程序
步骤 1： 新建一个Python文件，输入以下代码并保存，最终结果如图4.12所示，在下方的“File Transfer”窗口中可以看到文件已经被自动的上传到树莓派。
#!/usr/bin/python3
if __name__ == '__main__':
print("Hello, World!")
图 4.12 编写程序
步骤 2： 运行程序。如图4.13所示，第一次运行程序可以点击绿色三角形选择“Run ‘main’”或“Debug ‘main’”，运行的结果可以在下面的“Run”窗口中看到。之后，也可以通过点击右上角工具栏按钮运行或调试程序。
图 4.13 运行程序
4.2.4 root权限问题
很多的树莓派Python程序（例如：GPIO、蓝牙等）需要root权限才能运行，而前面配置用于远程开发树莓派程序的用户pi是不具备root权限，远程运行程序的时候会发生错误，以下提供一种解决这个问题的方法。
步骤 1： 新建脚本文件。在树莓派上新建一个脚本文件，命名为py_sudo.sh，文件的内容如下：
#!/bin/bash
sudo /usr/bin/python3 "$@"
提示：
- 这里我们把脚本文件py_sudo.sh存放在“/home/pi/”目录下面。
- 可以使用XShell登录树莓派后，运行“nano”或“vi/vim”等文本编辑器创建该脚本文件，也可以在个人计算机上创建该脚本文件后上传到树莓派上。
其中，python3表示使用Python 3，如果想使用Python 2，修改为python即可。
步骤 2： 让脚本文件具有可执行权限。使用XShell登录树莓派，进入脚本文件所在目录，输入以下命令：
chmod +x py_sudo.sh
步骤 3： 修改远程Python解释器。参考4.2.2节的步骤7，进入“Configure Remote Python Interpreter”，按图4.14所示修改远程Python解释器路径。
图 4.14 修改远程解释器路径
完成配置后就可以远程调试运行需要root权限的Python程序，而编写程序的方法不变。
4.3 本章小结
本章首先介绍了本地开发和远程开发树莓派程序的两种思路，然后详细介绍在Windows上使用PyCharm专业版远程开发运行树莓派程序的方法。