BBC micro:bit v1.5: инструкция, распиновка и примеры работы

BBC micro:bit — компактная обучающая платформа для обучения детей и взрослых основам программирования. Плата поддерживает дружелюбные графические языки MakeCode и Scratch, а так же сложные текстовые — Java Script, Python и C++.

Главная особенность платформы — на борту уже присутствует всё для быстрого и комфортного старта: беспроводной модуль Bluetooth, матричный дисплей из 25 светодиодов, пару кнопок, сенсоры освещённости и температуры, акселерометр и магнитометр. Это позволяет начать обучения с платой из коробки, без покупки дополнительных модулей.

Начинающим пользователям рекомендуем официальное руководство BBC micro:bit на русском языке.

Видеообзор

Подключение и настройка

Прямо из коробки платформа поддерживает два среды программирования:

Но эта далеко не все возможности micro:bit, плата так же поддерживает:

Элементы платы

Микроконтроллер Nordic nRF51822

Сердце платы BBC micro:bit — чип Nordic nRF52822 на архитектуре ARM Cortex-M0 с тактовой частотой 16 МГц, 256 КБ Flash-памяти и 16 КБ RAM-памяти. Микроконтроллер nRF52822 так же обеспечивает связь Bluetooth 4.1 в диапазоне 2,4 ГГц и имеет встроенный датчик температуры.

Микроконтроллер KL26P64M48SF5

Интерфейсный микроконтроллер KL26P64M48SF5 используется для прошивки и общения платы по USB-соединению. При подключении к ПК плата micro:bit определяется как жёсткий диск. Интерфейсный процессор также служит для отладки кода во время работы программы.

Пользовательские кнопки

На плате расположено две кнопки A и B, которые пригодятся для создания и теста простых программ без подключения дополнительных тактильных сенсоров.

Программное обеспечение позволяет фиксировать короткие клики или долгое нажатие. При отпущенном состоянии каждая кнопка возвращает логическую единицу, а при клике или зажатии — логический ноль. Контакты каждой кнопки также продублированы на краевом разъёме BBC micro:bit, более подробно о подключении читайте в разделе распиновка.

Кнопка RESET

Кнопка предназначена для ручного сброса прошивки — аналог кнопки RESET обычного компьютера.

Светодиодная матрица

Дисплей выполнен в виде светодиодной матрицы 5×5. Программное обеспечение платы многократно обновляет светодиодную матрицу с высокой скоростью, которую не успевает фиксировать человеческий глаз.

Светодиодная матрица также используется для восприятия окружающего света путем многократного переключения некоторых выводов светодиодов на входы, где измерения времени спада напряжения примерно пропорционально уровню окружающего освещения.

Физически светодиоды выполнены матрицей 5×5, но электрически подключены к микроконтроллеру nRF51822 матрицей 3×9.

IMU-сенсор LSM303AGR

IMU-сенсор на 6 степеней свободы включает в себя акселерометр и магнитометр. Сборка выполнена на чипе LSM303AGR по технологии (англ. System-in-Package — система в корпусе), где акселерометр и магнитометр лежат методом бутерброда в пластиковом корпусе.

Акселерометр показывает положение платы в пространстве, работает шагомером и реагирует на встряхивание. А магнитометр можно использовать в роли датчика Холла, детектора металла и поиска скрытой проводки. Сборка подключена к базовому процессору по I²C интерфейсу с адресами 0x19 для акселерометра и 0x1E для магнитометра.

Индикаторный светодиод

Встроенный информационный светодиод подскажет текущее состояние модуля:

  • Горит при подключении питания
  • Мигает при прошивки модуля

Порт micro-USB

Разъём micro-USB предназначен для прошивки и питания платформы BBC micro:bit. Для подключения к ПК понадобится кабель USB (A — Micro USB).

Распиновка

Пины питания

  • 3V3: Вывод питания платы BBC micro:bit, который может использоваться двумя разными способами: источник или потребитель питания.
    • Потребитель питания. При подключении платформы по USB, на пин выводится напряжение с интегрированного регулятора в микроконтроллер KL26P64M48SF5. Выходное напряжение с пина 3,3 вольта с максимальным током 120 мА.
    • Источник питания. Вывод также может использоваться для непосредственного питания платформы micro:bit. Диапазон входного напряжение от 3 до 3,6 вольт.
  • GND: Выводы земли.

Порты ввода/вывода

Внимание! В отличие от большинства плат Arduino, родным напряжением BBC micro:bit 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.

  • Пины общего назначения: 19 пинов: P0P16, P19 и P20
    Логический уровень единицы — 3,3 В, нуля — 0 В.
  • АЦП: 6 пинов: P0P4, P19 и P20
    Позволяет представить аналоговое напряжение в виде цифровом виде. Разрядность АЦП не меняется и установлена в 10 бит. Диапазон входного напряжения от 0 до 3,3 В, при подаче большего напряжения микроконтроллер может выйти из строя.
  • ШИМ: 19 пинов: P0P16, P19 и P20
    Позволяет выводить аналоговое напряжение в виде ШИМ-сигнала из цифровых значений. Одновременно возможно генерировать ШИМ-сигнал на 3 пинах.
  • I²C Для общения micro:bit c платами расширения и сенсорами по интерфейсу I²C.
    • I²C: пины SDA/P20 и SCL/P20
  • SPI Для общения Arduino c платами расширения и сенсорами по интерфейсу SPI.
    • SPI: пины MOSI/P15, MISO/P14 и SCK/P13

3D-изображение

Габаритный чертёж

Принципиальная схема

Характеристики

  • Модель: BBC micro:bit v1.5
  • Микроконтроллер: Nordic nRF51822
    • Ядро: 32-х разрядный ARM Cortex-M0
    • Частота: 16 МГц
    • Flash-память: 256 КБ
    • RAM-память: 16 КБ
  • Входное напряжение через USB: 5 В
  • Входное напряжение через JST-разъём: 3–3,6 В
  • Напряжение логических уровней: 3,3 В
  • Пины ввода-вывода: 19
  • Пины с ШИМ: 19 (до 3-х каналов одновременно)
  • Пины с АЦП: 6
  • Разрядность АЦП: 10 бит
  • Аппаратные интерфейсы: 1× SPI, 1× I²C
  • Порт для питания и прошивки: micro-USB
  • Порт для автономного питания: JST PH-2
  • Габариты: 52×42×12 мм

Модули на борту

  • Дисплей:
    • Матрица 5×5 из 25 светодиодов
    • Цвет: Красный
    • Дополнительная возможность: измеряет освещенность
  • IMU-сенсор (6 степеней свободы):
    • чип: LSM303AGR
    • Датчики: акселерометр и магнитометр
    • Интерфейс: I²C
    • I²C-адрес: 0x19 / акселерометр, 0x1E / магнитометр
  • Беспроводная связь:
    • Встроен на Nordic nRF51822
    • Bluetooth 4.1 с поддержкой BLE
    • Частота: 2,4 ГГц
  • Датчик температуры:
    • Встроен на Nordic nRF51822
    • Диапазон измерений: −25…+75 °С
    • Градация: 0,25 °С

Ресурсы