BBC micro:bit

BBC micro:bit — компактная обучающая платформа для обучения детей и взрослых основам программирования на Java Script и Python. Главная особенность платформы — на борту уже присутствует Bluetooth, матричный дисплей из 25 светодиодов, сенсоры освещённости и температуры, акселерометр и магнитометр. Это позволяет начать обучения с платой из коробки, без покупки дополнительных модулей.

Видеообзор

Подключение и настройка

С платформой можно работать несколькими способами:

  • С помощью персонального компьютера или ноутбука через «JavaScript Blocks Editor»
  • С помощью персонального компьютера или ноутбука через «Python Editor»
  • С помощью мобильного телефона

Рассмотрим все способы более подробно.

Через ПК на JavaScript Blocks Editor

Самый простой способ начать работать с платформой micro:bit подключить её к ПК или ноутбуку и программировать через JavaScript Blocks Editor.

  1. Подключите платформу к ПК или ноутбуку через USB. На плате должен загореться светодиод индикации.
  2. Перейдите на страницу среды программирования MakeCode. Данная среда подобна визуальному программированию на языке «Scratch» и набором Tetra.

Пример работы

Рассмотрим стандартный пример «Blink» на MakeCode.

  1. Выберите пункт меню Projects Examples Blink . В окне редактирования блоков появились новые изменения.
  2. Для скачивания проекта на ПК нажмите на кнопку «Download»В итоге вы должны увидеть окно успешной загрузки файла прошивки.
  3. Для загрузки проекта в платформу micro:bit скопируйте проект на Flash-накопитель «Microbit»Если прошивка прошла успешно, на матрице светодиодов вы увидите мигающее сердце.
  4. Внесите изменения в программу. Зажгите несколько светодиодов на втором слайде.
  5. Далее сохраните проект и прошейте плату, как было описано выше. В результате вы увидите на дисплее micro:bit сердцебиение.

Обратите внимания, в среде можно переключиться с визуального программирования на JavaScript и обратно нажатием на кнопки «Blocks» / «JavaScript»

В продолжении переходите к просмотру уроков и документации на функции на MaceCode по Microbit.

Через мобильное приложение

С платформой BBC micro:bit можно работать через разнообразные приложения на вашем мобильном устройстве, которые доступны для устройств на базе Android и iOS. Рассмотрим пример с телефонами с ОС Android.

  1. Подключите платформу к ПК или ноутбуку через USB. На плате должен загореться светодиод индикации.
  2. Скачайте заархивированный файл прошивки для передачи данных с платформы micro:bit по Bluetooth.
  3. Распакуйте zip-архив c файлом прошивки.
  4. Прошейте платформу распакованным hex-файлом прошивки.

Настройка сопряжение

  1. Скачайте и установите на телефон приложение «micro:bit» через «Google Play Market».
  2. Запустите приложение и нажмите на кнопку Connect
  3. Нажмите на кнопку PAIR A NEW MICRO:BIT для поиска новых Bluetooth устройств.
  4. Переведите micro:bit в режим сопряжения устройств.
    1. Зажмите кнопки A и B
    2. Нажмите кнопку RESET
    3. Отпустите кнопки A и B
  5. На матрице светодиодов платформы micro:bit вы увидите в виде бегущей строки слово PAIRING MODE!. Это значит можно смело жать на экране телефона кнопку NEXT.
  6. Далее телефон запросит ввести графический пароль. Пароль можно подсмотреть на матрице светодиодов вашей платформы micro:bit.
  7. Введите графический пароль и нажмите кнопку PAIR.Если всё прошло хорошо и пароль совпал, вы увидите окно с успешной надписью о сопряжении.Это значит всё получилось и можно переходить к визуализации данных.

Визуализация данных

  1. Скачайте и установите на телефон приложение «micro:bit Blue» через «Google Play Market».
  2. Запустите приложение и нажмите на кнопку FIND PAIRED BBC MICRO:BIT(S) для поиска сопряжённых устройств micro:bit
  3. Далее вы должны увидеть ваше спаренное устройство micro:bit. Подключитесь к нему
  4. В продолжении перед вами откроется меню выбора показателей датчиков и управлениями встроенными модулями.
  5. Но это ещё не всё. Необходимо синхронизировать данные между micro:bit и приложением. Для этого нажмите на знак три точки и выберите пункт Refresh Services.
  6. Теперь проверьте какие модули и сенсоры доступны. Для этого нажмите на знак три точки и выберите пункт Bluetooth Services Высветится список датчиков и модулей. Зелёным цветом выделены доступные, красные — не доступные.
  7. В качестве примера проверим данные с акселерометра. Для этого из главного меню зайдите в меню акселерометра.Если всё прошло успешно, вы увидите графическую визуализацию акселерометра, которая будет повторять перемещение модуля.Таким образом можно проверить и остальные модули и сенсоры доступные из меню приложения.

Элементы платы

Микроконтроллер: Nordic nRF51822

Сердце устройства тридцатидвухбитный процессор ARM Cortex-M0 с тактовой частотой 16 мегагерц, 256 КБ Flash-памяти и 16 КБ RAM-памяти. Вишенкой на торте стал встроенный датчик температуры и Bluetooth 4.1 BLE.

Пины питания

  • 3V3: Этот вывод является выходом встроенного регулятора и внутренне подключен к VDD модуля. При включении платформы через USB-порт на этом выводе будет напряжение 3,3 В постоянного тока. Этот вывод также может использоваться для непосредственного питания Microbit. При использовании в качестве выхода максимальная нагрузка 3V3 составляет 100 мА.
  • GND: Вывод земли.

Порты ввода/вывода

  • Цифровые входы/выходы (GPIO): пины P0P16, P19 и P20
    Логический уровень единицы — 3,3 В, нуля — 0 В. Максимальный ток выхода — 5 мА.

Внимание! В отличие от большинства плат Arduino, родным напряжением Microbit является 3,3 В, а не 5 В. Максимальное напряжение, которое могут выдержать вход/выходы составляет 3,3 В. Подав напряжение, например 5 В, можно вывести платформу из строя.

  • ШИМ(PWM): пины P0P16, P19 и P20
    Позволяют выводить аналоговые значения в виде ШИМ-сигнала. Одновременно возможно генерировать ШИМ-сигнал на 3 пинах.
  • АЦП(ADC): пины P0P4, P10
    Аналого-цифровые входы, каждый из которых может представить аналоговое напряжение в виде 10-битного числа (1023 значений). Аналоговые входы платы производят измерения от 0 до максимального значения 3,3 В. Если подать на вход напряжения свыше 3,3 В — это вызовет повреждение кристалла микроконтроллера.
  • I²C: пины P19 и P20-SCL и SDA соответственно.
    Интерфейс предназначен для общения с периферией по синхронному протоколу, через 2 провода.
  • SPI: пины P13, P14 и P15SCK, MISO, MOSI, соответственно.
    Интерфейс предназначен для общения с периферией по последовательному интерфейсу SPI.

Светодиодная индикация

Встроенный информационный светодиод показывает текущее состояние модуля:

  • Горит при подключении питания
  • Мигает при прошивки модуля

Разъём micro-USB

Разъём micro-USB предназначен для прошивки Microbit с помощью компьютера.

Кнопка RESET

Кнопка RESET — осуществляет сброс платформы.

Распиновка

3D-изображение

Габаритный чертёж

Принципиальная схема

Характеристики

Общие

  • Микроконтроллер: Nordic nRF51822
    • Ядро: 32-х разрядный ARM Cortex-M0
    • Частота: 16 МГц
    • Flash-память: 256 КБ
    • RAM-память: 16 КБ
    • Встроен Bluetooth-модуль и датчик температуры
  • Напряжение логических уровней: 3,3 В
  • Входное напряжение питания (Vin): 1,8–3,6 В
  • Портов ввода-вывода общего назначения: 19
  • Максимальный выходной ток с пина ввода-вывода: 5 мА
  • Портов с поддержкой ШИМ: 19
  • Портов, подключённых к АЦП: 6
  • Разрядность АЦП: 10 бит
  • Количество I²C: 1 шт
  • Количество SPI: 1 шт
  • Габариты: 52×42 мм

Модули на борту

  • Дисплей:
    • Матрица 5×5 из 25 светодиодов
    • Цвет: Красный
    • Возможность измерять освещенность
  • Акселерометр:
    • чип: MMA8652
    • Интерфейс: I²C
  • Магнитометр:
    • чип: MAG3110
    • Интерфейс: I²C
  • Bluettoth-модуль:
    • Встроен на Nordic nRF51822
    • Тип: Bluetooth 4.1 BLE
    • Частота: 2,4 ГГц
  • Датчик температуры:
    • Встроен на Nordic nRF51822
    • Диапазон измерений: −25…+75 °С
    • Градация: 0,25 °С
  • Три кнопки пользования:
    • Кнопка «RESET»
    • Кнопка «A»
    • Кнопка «B»

Ресурсы