Контроллер BBC micro:bit v2

Плата интерактивна и проста в освоении – знакомство с micro:bit можно начинать с семи лет. Яркие светодиоды, программируемые кнопки и встроенный набор датчиков позволяют создавать гаджеты без использования дополнительных модулей. «Микробит» второго поколения получил микрофон для реакции на звук и пьезодинамик для звуковых эффектов.

Визуальная среда программирования Microsoft MakeCode учит работать с платой в игровой форме. Программа собирается из визуальных блоков кода за десять–пятнадцать минут, а продвинутые ученики смогут освоить «взрослый» текстовый код на JavaScript и Python.

Особенности

Плата micro:bit v2 получила ряд важных улучшений относительно v1.

• Встроенный MEMS-микрофон с LED-индикатором и звуковой зуммер на борту.
• Вычислительная платформа более чем в 4 раза быстрее прошлых поколений.
• Увеличенный объём Flash-памяти и ОЗУ на кристалле.
• Логотип на лицевой панели устройства стал сенсорной кнопкой.
• Индикатор питания Power LED показывает статус устройства.
• Длинное нажатие Reset выключает плату независимо от типа питания.
• Выемки на краевом разъёме для удобного подключения «крокодилов».
• Позолоченная антенна на видном месте в углу платы.

Что на борту

Сердце платы micro:bit v2 – однокристальная система Nordic nRF52833, которая в 4 раза мощнее, чем платформа прошлого поколения. Пользовательские программы запускаются на микропроцессоре с архитектурой ARM Cortex-M4 (64 МГц), которому ассистирует блок обработки чисел с плавающей запятой FPU. Пользователю доступно 128 КБ оперативной и 512 КБ флеш-памяти. Помимо этого чип nRF52833 обеспечивает беспроводную связь Bluetooth 5.1 с поддержкой BLE.

Вспомогательная микросхема NXP KL27Z отвечает за поддержку USB для обмена данными и прошивки устройства. Подключите плату к компьютеру, и она появится в «Проводнике» как обычная флешка.

Чтобы не возиться с подключением внешних модулей, а сразу приступить к созданию гаджетов, инженеры BBC встроили в плату набор сенсоров. В частности, версия micro:bit v2 приобрела звуковые возможности.

• Термометр определяет температуру окружающей среды – он встроен прямо в чип микроконтроллера nRF52833.
• Датчик движения объединяет в себе трёхосевой акселерометр и магнитометр. 3D-акселерометр показывает положение платы в пространстве, работает шагомером и реагирует на встряхивание, а 3D-компас (магнитометр) можно использовать в роли датчика Холла, детектора металла или скрытой проводки.
• MEMS-микрофон позволяет плате реагировать на внешний шум: например, считать хлопки в ладоши или делать мини-игры в духе «кто громче крикнет».
• Пьезодинамик обеспечивает звуковые эффекты и музыкальное сопровождение вашим проектам.

На лицевой стороне платы собрана матрица из 25 красных светодиодов. На неё выводятся буквы, бегущие строки или простая пиксельная анимация. Девять из них используются в качестве сенсора уровня освещённости.

Для управления платой предусмотрены несколько кнопок:

• Две тактовые кнопки A и B программируются пользователем.
• Отдельная сенсорная кнопка встроена в овальный логотип устройства.
• Кнопка Reset используется для перезагрузки платы, а длительное нажатие выключает платформу.

Как программировать

Из коробки плата программируется в облачной среде разработки MakeCode.

Для первых уроков предлагается визуальная среда программирования из наглядных блоков, похожая на Scratch или mBlock. Комбинируя блоки команд, переменных и логических функций, ребёнок создаcт интерактивные проекты: фитнес-трекер, электронные часы с компасом, текстовую напоминалку, таймер обратного отсчёта и несколько электронных игр.

Отладка программ удобна и наглядна – в редакторе предусмотрен полноценный эмулятор устройства. В реальном времени на нём имитируется состояние светодиодной матрицы. Виртуальное устройство реагирует на нажатие программируемых кнопок и изменение значений сенсоров.

После тестирования программа компилируется в шестнадцатеричный.hex файл. Один файл можно скопировать на несколько плат – это пригодится для многопользовательских игр на micro:bit.

Что дальше

Следующий шаг – переход от визуального программирования к текстовому. Переключите редактор MakeCode в режим JavaScript или Python, и блоки созданных вами программ превратятся в текстовый код на соответствующем языке. А для прямой разработки на языке Python создан свой текстовый редактор, похожий на полноценные «взрослые» IDE. В редакторе предусмотрены обширная документация и коллекция сниппетов, которые упрощают и ускоряют написание сложных конструкций.

Зачем на плате Bluetooth

Для работы с micro:bit v2 доступны мобильные приложения на Android и iOS, которые обмениваются данными с платой по Bluetooth. С мобильных устройств можно писать программы в онлайн-среде MakeCode, а затем перепрошивать платы скомпилированными файлами. К примеру, на основе «Микробита» собираются дистанционные пульты управления роботами, удалённые датчики для метеостанций или элементы сигнализаций.

Модуль Bluetooth также применяется для подключения нескольких плат между собой – например, для многопользовательских игр. В таком случае применяется протокол MicroBitRadio, который позволяет обмениваться данными со скоростью до 1 Мбит/с через радиосигнал в диапазоне 2,4 ГГц.

Как подключить дополнительные модули

На плате micro:bit v2 предусмотрено три физических способа соединения.

• Площадки под «крокодилы» позволяют подключить три сигнальных пина и контакты для питания модулей с помощью зажимов типа «крокодил».
• Отверстия Banana Plug предназначены для штекеров типа «банан» диаметром 4 мм и объединены с контактными площадками под «крокодилы».
• Краевой разъём содержит всё те же 5 площадок под «крокодилы» и оставшиеся 20 пинов в виде узких контактных площадок с шагом 1,37 мм.

Большинство плат расширения, заточенных для micro:bit, подключаются через краевой разъём без пайки и ухищрений. За счёт многочисленных адд-онов платформу можно легко превратить в мобильного робота или метеостанцию.

Если же вам нужно прямое подключение к пинам GPIO, то этот вопрос решается переходниками наподобие micro:bit Breakout, которые совместимы с макетными платами.

Обратите внимание, что к «Микробиту» подходят только модули с логическим напряжением 3,3 В. Периферия с логическим напряжением 5 В может повредить устройство!

Питание

Плата micro:bit v2 стационарно питается через разъём micro-USB при подключении к компьютеру, ноутбуку или сетевому USB-адаптеру.

Гнездо JST PH-2 в углу платы предназначено для вншенего питания напряжением 3 В. Например, к нему можно подключить модуль питания в связке с сетевым адаптером.

Существует пара способов превратить «Микробит» в мобильное устройство с автономным питанием.

• Подключить через краевой разъём специальный батарейный отсек bat:bit 3 с питанием от двух пальчиковых батареек AA.
• Подключить типовой батарейный отсек через провод со штекером JST PH-2.

Комплектация

• 1× Плата BBC micro:bit v2

Характеристики

• Микроконтроллер: Nordic nRF52833
  • Архитектура вычислительного ядра: ARM Cortex-M4 (32 бита) c сопроцессором FPU
  • Тактовая частота: 64 МГц
  • Flash-память: 512 КБ
  • RAM-память: 128 КБ
• Входное напряжение питания (USB): 5 В
• Входное напряжение питания (Vin): 3–3,6 В
• Напряжение логических уровней: 3,3 В
• Пины ввода-вывода общего назначения: 19
• Суммарный выходной ток с пинов ввода-вывода: до 200 мА
• Пины с поддержкой ШИМ: 19 (до 4 каналов одновременно)
• Пины c АЦП: 6
• Разрядность АЦП: 12 бит
• Интерфейсы: UART, SPI, I²C
• Беспроводная связь:
  • Bluetooth 5.1 с BLE
  • micro:bit Radio (2,4 ГГц)
• Дисплей: светодиодная матрица 5×5
• Управление:
  • Две тактовые кнопки A/B
  • Сенсорная кнопка-логотип
• Встроенная периферия:
  • Датчик температуры
  • Датчик движения (акселерометр и магнитометр)
  • MEMS-микрофон с LED-индикатором
  • Пьезодинамик
• Порт для питания и прошивки: micro-USB
• Порт для автономного питания: JST PH 2.0
• Размеры: 51,6×42×11,6 мм