3. 开发环境搭建：Python环境配置、PyCharm项目初始化、虚拟环境与依赖管理
好，咱们正式开始动手了。做嵌入式系统开发，尤其是心电监护仪这种医疗设备，环境搭建这一步看似基础，但坑其实不少。我见过太多人因为Python版本不对、依赖冲突，折腾半天连个串口都打不开。咱们今天就把这事一次性搞定。
3.1 Python环境配置：选对版本，少走弯路
先说Python版本。我个人习惯用Python 3.8或3.9，为什么？因为很多医疗设备相关的库，比如pyserial、pyusb、以及一些信号处理库，在3.10以上版本偶尔会出兼容性问题。你想想看，项目做一半发现某个库不支持，那得多闹心。
下载地址我就不贴了，直接去python.org下载对应版本。安装时记得勾选「Add Python to PATH」，这个很重要。我遇到过有人没勾，结果命令行里python都找不到，折腾半天。
python --version 确认版本。如果显示的是3.8.x或3.9.x，那就对了。
嗯，这里要注意：如果你电脑上已经装了其他版本的Python，建议用虚拟环境隔离。咱们后面会讲。
3.2 PyCharm项目初始化：从零开始搭架子
PyCharm是我最常用的IDE，社区版就够用，不用花钱。打开PyCharm，点击「New Project」，然后咱们一步步来。
首先，项目位置选一个你容易找到的目录，比如 D:\ECG_Monitor。项目名字就叫 ecg_monitor 吧，简洁明了。
关键一步：在「New Project」对话框里，找到「Interpreter type」，选「Virtualenv」。PyCharm会自动帮你创建一个虚拟环境。我建议把虚拟环境放在项目目录下，这样整个项目可以整体移动，方便。
.venv 或 venv，这是行业惯例。不要用中文，也不要用空格。
创建完成后，你会看到项目结构大概是这样：
ecg_monitor/
├── .venv/ # 虚拟环境目录
├── main.py # 主程序入口
└── requirements.txt # 依赖清单（稍后创建）
我曾经有个学员，把虚拟环境放在C盘系统目录下，结果重装系统后项目全废了。所以，虚拟环境一定要跟着项目走。
3.3 虚拟环境：为什么必须用？
说白了，虚拟环境就是给你的项目一个「独立的小房间」。每个项目有自己的Python解释器和第三方库，互不干扰。你想想看，如果A项目需要numpy 1.19，B项目需要numpy 1.24，没有虚拟环境，你怎么办？
激活虚拟环境的方法很简单：
- Windows：在项目目录下运行
.venv\Scripts\activate - macOS/Linux：运行
source .venv/bin/activate
激活后，命令行前面会出现 (.venv) 字样，说明你已经在虚拟环境里了。这时候安装的所有库，都只在这个项目里生效。
pip install 安装全局库！我曾经见过有人把项目依赖装到系统Python里，结果另一个项目跑起来全是版本冲突。虚拟环境就是用来隔离这些问题的。
3.4 依赖管理：用requirements.txt锁死版本
项目做大了，依赖的库会越来越多。心电监护仪项目至少需要这些：
| 库名 | 用途 | 建议版本 |
|---|---|---|
| pyserial | 串口通信，读取监护仪数据 | 3.5 |
| numpy | 信号处理，数组运算 | 1.21.0 |
| scipy | 滤波、峰值检测等算法 | 1.7.0 |
| matplotlib | 波形显示、数据可视化 | 3.5.0 |
| pyqt5 | GUI界面开发 | 5.15.6 |
安装命令很简单：
pip install pyserial==3.5 numpy==1.21.0 scipy==1.7.0 matplotlib==3.5.0 pyqt5==5.15.6
安装完成后，用这个命令生成依赖清单：
pip freeze > requirements.txt
打开 requirements.txt，你会看到类似这样的内容：
pyserial==3.5
numpy==1.21.0
scipy==1.7.0
matplotlib==3.5.0
PyQt5==5.15.6
以后换电脑或者给别人用，只需要运行 pip install -r requirements.txt，所有依赖一键安装。方便吧？
requirements.txt 一定要提交到版本控制里。
3.5 验证环境：跑一个简单的测试
环境搭好了，咱们验证一下。在 main.py 里写几行代码：
import serial
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
print("环境配置成功！")
print(f"PySerial版本: {serial.__version__}")
print(f"NumPy版本: {np.__version__}")
# 生成一个模拟的心电信号
t = np.linspace(0, 1, 1000)
ecg_signal = np.sin(2 * np.pi * 5 * t) # 模拟5Hz的心电波形
plt.plot(t, ecg_signal)
plt.title("模拟心电信号测试")
plt.xlabel("时间 (秒)")
plt.ylabel("幅值")
plt.show()
运行一下，如果能看到一个正弦波图形，说明环境搭建成功了。嗯，就这么简单。
好了，环境搭建这块就到这里。下一章咱们开始写真正的串口通信代码，读取监护仪的数据。到时候你会感谢今天把环境搭得这么干净的自己。