BBC micro:bit: инструкция, распиновка и примеры работы

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.

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

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» с 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 MakeCode по micro:bit.

Через мобильное приложение

С платформой BBC micro:bit можно работать через разнообразные мобильные приложения, которые доступны для ваших устройств на базе Android и iOS. Рассмотрим пример с телефонами на 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 и 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 фразу PAIRING MODE! в виде бегущей строки. 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 — недоступные.
  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 — 32-битный процессор ARM Cortex-M0 с тактовой частотой 16 МГц, 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