尝试Micro:bit学习机器人图形化编程

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这块板，我是在咸鱼上收的，叫Micro:bit，是一款由英国广播电视公司（BBC）推出的专为编程教育设计的微型电脑开发板。

在STEM教育盛行全球的时代，BBC作为英国的国民支柱，凭借其强大的媒体力量帮助整个英国推进STEM教育也是在情理之中。不过此次的重点不仅仅在于BBC对micro:bit的推广，更在于这块只有信用卡一半大小的编程教育硬件，是BBC联合29家公司和机构共同打造，这其中包括多家全球顶级科技公司：

2016年9月，非盈利组织Micro:bit教育基金会宣告成立，并负责micro:bit在全球范围内的运营推广。基金会CEO Zach Shelby表示：“micro:bit是BBC这30年来寄予期望值最高的教育项目。在上世纪80年代，BBC Micro微型电脑将整个英国带入计算机时代，而这一次，BBC将通过与29个组织的合作，将编程教育推广到全球每个国家。”

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原装Micro:bit的包装袋与包装盒，以及说明书

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我给它配了个硅胶套子


装进去是这样的

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Micro:bit 简介

    Micro:bit 是一款由英国 BBC 设计的 ARM 架构的单片机，板载蓝牙，加速度计，电子罗盘，三个按钮，5 x 5 LED 点阵，主要用于青少年的编程教育。你可以利用 BBC micro:bit 实现任何酷炫的小发明，无论是机器人还是乐器，只有想不到，创客必备。（详细参数：http://microbit.org/hardware/ ）

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另外一个保护壳是3D打印的

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关于这块开发板的性能与参数，我在网上搜了搜，大致如下：

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非常迷你的一块板子

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上图显示为micro:bit硬件及零件分布图解，下面将做出具体说明

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关于micro:bit硬件的相关资料

    Micro:bit 硬件设计是根据ARM mbed技术所开发的应用IC及相干周边功能所设计出来的! 另外有一颗接口IC 用来处理USB 接口及拖拉式核心软件更新法.这接口IC 并未用来链接任何周边。

两部分关键信息可以一窥micro:bit的内部设计:

1.线路图(schematics), 可以看到主要零件的链接方式及设计.

2.参考设计及相关模块数据(reference design), 这部分的数据可以帮助进一步了解micro:bit的设计及变动性。

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1.nRF51 应用处理器IC

   nRF51 应用处理器IC是让使用者作主要程控的处理器，完整的程序包含了用户客制及中介层(runtime) 及蓝芽协议层(Stack)，(译者注:浏览器编译环境会在用户程序写完同时，将这三部分整合完成) 一旦用户将完整程序(HEX 文件)放在USB 闪存根目录上，处理器便会直接执行程序代码。使用者也可对连接在这处理器上的GPIO去做控制. 也可透过 2.4GHz 无线去做相关周边的控制。

项目	说明
Model	Nordic nRF51822-QFAA-R rev 3
Core variant	ARM Cortex-M0 32 bit processor
Flash ROM	256KB
RAM	16KB
Speed	16MHz
Debug	SWD, jlink/OB
More Info	here

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2.蓝牙通讯

   板子上2.4G无线相关设计提供了对手机平板的蓝芽通讯功能。

项目	说明
Stack	Bluetooth 4.1 with Bluetooth low energy
Band	2.4GHz ISM (Industrial, Scientific and Medical) 2.4GHz..2.41GHz
Channels	50 2MHz channels, only 40 used (0 to 39), 3 advertising channels (37,38,39)
Sensitivity	-93dBm in Bluetooth low energy mode
Tx Power	-20dBM to 4dBm in 4 dB steps
Role	GAP Peripheral
Congestion avoidance	Adaptive Frequency Hopping
Profiles	1 BBC micro:bit profile
More Info	here

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3.无线通信

    板子上2.4G无线相关设计提供另外的无线通信协议（Nordic Gazell），这通讯协议已经在不同的程序语言环境可以直接使用，并且可以在多个microbit 装置中互相传递并且群组化（group code ）。

项目	说明
Protocol	Nordic Gazell
Freq band	2.4GHz
Channel rate	1Mbps or 2Mbps
Encryption	None
Channels	101 (0..100)
Group codes	255
Tx power	Eight user configurable settings from 0(-30dbm) to 7 (+4dbm)
Payload size	32 (standard) 255 (if reconfigured)
More Info	here

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4.按键

   Microbit 正面有两个按钮，背面有一个。背面的按键连接至KL26 接口ＩＣ及 nRF51 处理器做系统重置用(reset)正面的按键A 、 B 是可以由使用者去做程控包括了短压、长压或是A、B同时按，按键A、B 均连接至金手指（edge connector）上的GPIO ，加上电路设计可以做logic 0 或 1值的操作。

项目	说明
Type	2 tactile user buttons, 1 tactile system button
Debounce	(A & B) software debounced, 54ms period
Pullup	(A & B) external 4K7, (System) 10K

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5.显示

   在板子上有5x5 数组LEDs.做为显示屏，microbit  是以3x9 数组电路去控制它.并用很高的速度去刷新它。LED矩阵也被用来感知周围的光，通过反复地将一些LED驱动器转换成输入并采样电压衰减时间，这与环境光的水平大致成正比。

项目	说明
Type	minature surface mount red LED
Physical structure	5x5 matrix
Electrical structure	3x9
Intensity control	10 steps
Intensity range	TBC
Sensing	ambient light estimation via software algorithm
Sensing Range	TBC, 10 levels from off to full on
Colour sensitivity	red centric, red is 700nm