Lær at vide BBC Micro: bit - 💡 Fix My Ideas

Lær at vide BBC Micro: bit

Lær at vide BBC Micro: bit


Forfatter: Ethan Holmes, 2019

Det er på tide at tage et kig på micro: bit, som er ganske den imponerende lille enhed, og se, hvad der er pakket på sin lille overflade (4,5 × 5 cm. Det er blevet faktureret af BBC som omkring halvdelen af ​​størrelsen af ​​et kreditkort ). Jeg introducerer normalt nye brugere til en enhed som denne ved at undersøge hver komponent en efter en, der bevæger sig med uret rundt om bord, og det virker som en perfekt vej til at tage nu. Jeg henviser til siden af ​​micro: bit med USB-strømstikket og micro: bit-logoen som bagsiden, og siden med en række LED'er og de to trykknapper som fronten (Figur A og B).

Begyndende med bagsiden

Redaktørens note: Dette indlæg er tilpasset Wolf Wolfs nye Make: bog, Kom i gang med micro: bit.

Fra toppen (klokken 12) på bagsiden har vi en standard USB mikroport (ikke en USB mini-port). Når du tilslutter micro: bit til din computer, bruges porten både til styring af bordet og til dataoverførsel fra din computer. Bestyrelsen kræver 3.3V at fungere. USB tilbyder omkring 5V, så en regulator bruges til at sænke indgangsspændingen til et niveau, som bordet kan bruge, når det drives af computeren.

Husk dog, at denne port ikke er nødvendig for strøm eller dataoverførsel. Du kan strømme micro: bit med en batteripakke, og du kan indlæse programmer til tavlen (også kaldet blinkende brættet) ved hjælp af Bluetooth og en Bluetooth-aktiveret enhed, såsom en smartphone eller bærbar computer. Dette kan være nyttigt, hvis du installerer din mikro: bit på et utilgængeligt sted som en projektboks eller begravet dybt inde i en belastning af elektronik og ledninger; du kan blinke bordet med et nyt program ved blot at komme inden for et par meter af det.

LED'erne

Lige ved siden af ​​USB-porten, før trykknappen, er en lille gul LED, som du sandsynligvis ikke ville bemærke, før du tilslutter enheden til din computer. Det er en status LED, og ​​dens formål er simpelthen at lade brugeren vide, at micro: bit gør noget, uanset om det er ved at indlæse et program eller sende data.

Ved siden af ​​USB-porten og statuslampen er en kort trykknap, der fungerer som nulstillingsknappen. Når bestyrelsen har et program om bord og udfører det, skubber denne knap det til begyndelsen af ​​det pågældende program, som om bordet var blevet slukket og derefter igen. Denne knap kan ikke programmeres af brugeren; den er kun kodet som en nulstillingsknap. Hvis du har spillet med en Arduino, er du bekendt med konceptet med denne knap og hvad den bruges til. Det er nyttigt, hvis dit bord fryser, hvis du skal genstarte et program af en eller anden grund, eller hvis du bare skal nulstille brættet til en sidste kendt god konfiguration.

Connectivity

Ved siden af ​​nulstillingsknappen er der en anden strømport. Denne port har to ben og er, hvor du skal tilslutte en ekstern strømkilde, hvis du ikke driver enheden via USB. Den grundlæggende enhed leveres med et batteri, der indeholder to AAA batterier; Molex-hunkonnektoren til denne pakning sættes i stifterne på denne stik.

Hvis du fortsætter med uret, vil du se et lille sort integreret kredsløb (IC), der sættes lidt tilbage fra kanten af ​​brættet (Figur C). Dette er USB-controlleren, der gør det muligt for CPU'en at kommunikere med USB-porten. Det er en ARM Cortex-M0 + chip, der ikke kun tillader USB-kommunikation at finde sted. Den regulerer også 5V-strømmen fra USB-porten til den 3.3V, som micro: bit skal fungere. Regulatordelen af ​​chippen er ikke nødvendig eller brugt, hvis du tænder dit bord med batterier.

Figur C. USB-mikrocontrolleren

Nu kommer vi til bunden af ​​brættet og dets klavernøgleagtige udseende. Hver af disse femogtyve individuelle metalbelagte "striber" er en generel input / output (GPIO) pin, som brugeren kan få adgang til. Det kan være en vanskelig ting at gøre, hvis du ikke har en kantkontakt, men stifterne mærket 0, 1, 2, 3V og GND (på forsiden af ​​brættet) er let tilgængelige med enten et lille alligatorklip eller en banan plug (figur D).

Figur D. Enkle forbindelser

Fortsat bevæger sig med uret, lige over stifterne til venstre er den første af indbyggede sensorer, accelerometeret. Denne minimale, sorte IC er et Freescale MMA8652 fuldstrøget treakse accelerometer, der kommunikerer med processoren ved hjælp af I2C-protokollen. Den har 12 bits opløsning og kommunikerer med datahastigheder fra 1,56 Hz til 800 Hz - en lang række muligheder afhængigt af dine behov og dit projekt. Nej, det er ikke en professionel niakse inertimåleenhed (IMU) som du vil finde i mange drone autopiloter (for eksempel), men tre akser skal være nok til de fleste simple mikro: bit projekter. Du har altid mulighed for at opgradere og tilslutte en mere kraftfuld sensor via GPIO-stifterne, hvis dit projekt kræver det.

Ved siden af ​​accelerometeret er den anden indbyggede sensor, kompasset / magnetometeret. På samme måde som accelerometeret er denne IC et Freescale MAG3110 tre-akse digitalt magnetometer. Den kan bruges som enten kompas eller metaldetektor, og som accelerometer kommunikerer med CPU'en over I2C-bussen. Det måler magnetfelter med en udgangsdatahastighed på op til 80 Hz og har en følsomhed på 0,1 mikroteslas.

I2C-protokollen

I2C (eller jeg kvadreret C eller IIC) står for inter-integreret kredsløb og er en kommunikationsprotokol, der blev udviklet af Philips Semiconductor og frigivet tilbage i 1982. Det er en multimaster, multislaveprotokol, der gør det muligt for flere enheder at kommunikere med hinanden over typisk korte afstande. I2C er en seriel bus, der ofte bruges med mikrocontrollere, sensorer (som dem på mikro: bitkort) og små indlejrede enheder. De fleste enkeltdrevne computere som Raspberry Pi og mange mange sensorer, lige fra barometre til GPS-moduler til magnetometre til termometre og andre, har indbygget støtte til I2C-protokollen, og det er stadig en af ​​de nemmeste og mest grundlæggende måder at kommunikere med eksterne enheder og sensorer fra en central CPU.

Processoren

Efter disse to sensorer kommer vi til hele hjernen og hjernen af ​​hele grejen - processoren (figur E). Denne lille sorte firkant er en 32-bit ARM Cortex M0-processor med 256 KB flashhukommelse og 16 KB RAM, der kører ved 16 MHz. Det er Bluetooth-kompatibelt med en indbygget 2,4 GHz Bluetooth lav-energitransceiver.

Figur E. ARM CPU

Så hvad betyder alt dette i forbindelse med evner og magt? Først og fremmest er det en 32-bit maskine, så det er ikke helt så hurtig eller kraftfuld som de 64-bit processorer, vi alle er vant til. Men det er mere end hurtigt nok til en lille maskine som denne. 256 KB flashhukommelse henviser til den hukommelse, der bevares, når der ikke er strøm; med andre ord, når du fjerner micro: bit fra din computer eller fra dens batteripakke, bliver indholdet af flashhukommelsen beholdt som en slags harddisk på din computer eller laptop. Det er her, hvor dine hex-filer er gemt, og hvorfor programmet gentages hver gang du tænder for enheden. Nu kan 256 KB ikke virke som en masse hukommelse (de fleste JPEG-filer er større end det for eksempel), men de hex-filer, dine programmer er gemt i, er små. En 256 kb hex-fil ville være et ganske heftig program.

Indholdet af 16 KB RAM, derimod, forsvinder hver gang enheden taber strøm, ligesom RAM'en i din computer. Denne batch af hukommelse er, hvor micro: bit udfører beregninger; det bevæger data fra registrene til RAM, gør hvad det er nødvendigt, og flytter det derefter igen. Fordi 16 KB ikke er meget plads, begrænser det mikrobits evner, men bestyrelsen blev aldrig designet til at gøre en masse tung løft, beregningsmæssigt. I stedet er det mere sundt at beregne landbrug og beregninger ud til en anden stærkere enhed, som f.eks. En smartphone, og kun bruge micro: bit til at indsamle og vise data. Det er nyttigt at huske, at micro: bit ligesom andre IoT-platforme nødvendigvis er en meget lav effektenhed, og en mere kraftfuld indbygget CPU ville bruge usunde mængder strøm. Det er ganske imponerende, at ARM-chippen er så magtfuld som den er for den mængde strøm, den bruger - højst omkring 0,03 watt, eller om en hundrededel så meget som et standard natlys.

Bluetooth-lav-antenne

Endelig kommer vi til den næsten usynlige Bluetooth Low-Energy (BLE) antenne lige over processoren for at fuldføre vores rejse rundt på bagsiden af ​​brættet. Hvis du vipper mikro-bit lige lige i lyset, kan du se det firkantede bølgeformede design indlejret i brættet øverst til venstre. Denne antenne gør det muligt for bestyrelsen at kommunikere med andre Bluetooth-aktiverede objekter mindre end 100 meter væk, ifølge de offentliggjorte specifikationer. BLE'en, også kaldet Bluetooth Smart-protokollen, muliggør en datahastighed over luften på 1 til 3 megabit per sekund, alt sammen under brug af mindre end 15 milliampere. Dette gør det ikke kun muligt at blinke dit bord eksternt med en bærbar computer eller smartphone, men det giver dig også mulighed for at sende sensordata fra bordet til en anden enhed uden at skulle bekymre dig om at dræne batterierne. BLE skal give dig mulighed for at betjene din enhed i uger eller endda måneder ved kun at bruge et simpelt møntbatteri.

Hvad er rækkevidden af ​​BLE?

Selvom de offentliggjorte specifikationer for Bluetooth Low-Energy angiver et driftsområde på 100 meter, havde min redaktør og jeg tvivl om, hvad det egentlige udvalg af disse enheder er, så jeg besluttede at gennemføre et par uformelle test. For begge tests brugte jeg et "Find min telefon" applikation, der kræver parring af mikro: bit med din telefon. Programmet indlæser et script på tavlen, der beder dig om at trykke på den venstre (A) -knap. Når du gør det, sender det et Bluetooth-signal til telefonen, og telefonen hollers "Yoo-hoo! Her er jeg! "Hos dig, indtil du trykker på en bekræftelsesknap. Til den første test parrede jeg med min bestyrelse og gik så gennem mit hus og så, hvor langt jeg kunne få, før telefonen ikke længere ville reagere. Resultaterne var skuffende, mindst sagt: i en klar synsvidde slog telefonen signalet ved 26 fod (ca. 8 meter) væk. Da jeg drejede et hjørne mistede jeg straks signalet, og telefonen blev afbrudt fra micro: bit.

For den anden test tog jeg telefonen og micro: bit til en lokal fodboldbane, hvor jeg ikke ville beskæftige mig med lokale WiFi-signaler, vægge, metal og andre mulige interferenser, elektromagnetiske og ellers. Igen parrede jeg min telefon med micro: bit og gik væk, indtil telefonen ikke længere reagerede på enheden. Resultaterne? Så skuffende som indendørs. Det fjerneste jeg kunne få før telefonen reagerede ikke længere var igen 26 meter. Et par variabler som telefon og mikro: bitpositionering syntes at påvirke resultaterne; at holde telefonen på en måde øgede rækkevidden, mens du holdt micro: bit på en anden måde, gjorde kommunikationen helt umulig. Flere forsøg resulterede i en maksimal kommunikationsafstand på ca. 8 meter.

BLE-specifikationerne gælder kun for idealiserede forhold - i et polstret rum, indkapslet i et Faraday-bur osv. Desuden kan størrelsen og formen på din antenne gøre en reel forskel, og antennen på micro: bit er temmelig lille . Jeg har fundet nogle rapporter online, hvor folk har en rækkevidde på over 200 meter, men jeg kunne ikke duplikere eller bekræfte disse resultater. I den virkelige verden ser det ud til, at du kun kan stole på Bluetooth-forbindelse, når du er i samme rum som din micro: bit. Husk det, når du designer dine fremtidige applikationer.

På til forsiden

Okay, det er bagsiden af ​​brættet, hvor alle bag-scenes-handlingerne er. Lad os tage et kig på forsiden (figur F).

Figur F. Et andet blik på forsiden af ​​micro: bit

Forsiden af ​​micro: Bit kan være hvor alt magien sker, når du interagerer med det, men der er virkelig ikke meget der. Der er en øjeblikkelig trykknap på hver side, A og B, hver programmerbar af brugeren. Mellem dem er en fem-til-fem matrix lav-power overflademonterede LED'er, som hver især kan programmeres af dig. Disse kan bruges til at rulle tekst, skærmmønstre, showpile, der peger i bestemte retninger, og næsten alt andet du kan tænke dig at lave med et gitter på femogtyve små lys.

Langs bunden er rækken af ​​GPIO-stifter, som vi diskuterede tidligere, men her kan du se etiketterne for de mest almindeligt anvendte stifter. Den bedste måde at få adgang til disse stifter på er at købe kanten til stikkontakten og simpelthen glide din mikro: bit ind i spalten, forsiden opad, som du kan se i figur G. Dette breakout bord viser en dobbelt række stifter mere som dem, du sandsynligvis plejede at få adgang til på din Raspberry Pi bord, og lader dig bruge de hovedledninger du sandsynligvis allerede har i din værktøjssæt. Vær imidlertid klar over, at antallet af stifter er vildledende; stifterne er dobbelt stablet, hvilket betyder at hvert par tilstødende stifter fører til en enkelt GPIO-stifter på micro: bit. Du behøver dog ikke at forbinde til begge stifter for at interagere med den GPIO-pin. Den ene eller den anden er tilstrækkelig.

Figur G. Mikro: bit indsat i kantkontaktbrydeplade

Så det er en tur rundt om den lille mikro: bitbræt. Det er en meget grundlæggende enhed, designet til at være nem at bruge og stadig være kraftig nok til at gøre interessante ting. Som en enhed til eksperimenter og hobbyister er den lidt dårligere i forhold til Raspberry Pi, men den fylder også en helt anden niche end Pi og dens ilk.

Få mere at vide om denne fantastiske lille enhed via Kom godt i gang med micro: bit, tilgængelig på alle fine boghandlere.



Du Kan Være Interesseret

MAKE's First International Robot Meetup indstillet til torsdag

MAKE's First International Robot Meetup indstillet til torsdag


Flashback: Living Air Plant Broche

Flashback: Living Air Plant Broche


BeagleBone Black er ankommet

BeagleBone Black er ankommet


5, 4, 3, 2, 1 Ting om Lee Zlotoff

5, 4, 3, 2, 1 Ting om Lee Zlotoff