{"id":2849,"date":"2020-05-06T14:27:44","date_gmt":"2020-05-06T12:27:44","guid":{"rendered":"https:\/\/botland.com.pl\/blog\/?p=2849"},"modified":"2023-05-24T09:51:09","modified_gmt":"2023-05-24T07:51:09","slug":"microbit-czy-to-moze-byc-alternatywa-dla-arduino-i-raspberry","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/botland.com.pl\/blog\/microbit-czy-to-moze-byc-alternatywa-dla-arduino-i-raspberry\/","title":{"rendered":"Micro:bit – czy to mo\u017ce by\u0107 alternatywa dla Arduino i Raspberry?"},"content":{"rendered":"Czas czytania:<\/span> 11<\/span> min.<\/span><\/span>\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
\n\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t

Micro:bit<\/strong> (zwany r\u00f3wnie\u017c BBC Micro Bit<\/b><\/a>; najcz\u0119\u015bciej zapisywany jako Micro:bit) to otwarty system embedded wykorzystuj\u0105cy procesor oparty na architekturze ARM<\/strong>. Zosta\u0142 zaprojektowany przez BBC do u\u017cytku w zakresie edukacji komputerowej w Wielkiej Brytanii. Po raz pierwszy konstrukcj\u0119 t\u0119 zaprezentowano w ramach kampanii Make It Digital BBC, 12 marca 2015 roku. Produkcja zosta\u0142a uruchomiona z zamiarem dostarczenia miliona tych urz\u0105dze\u0144 uczniom w Wielkiej Brytanii. Ostateczna konstrukcja i wszystkie funkcje finalnego urz\u0105dzenia zosta\u0142y zaprezentowane 6 lipca 2015 roku, natomiast faktyczna dostawa urz\u0105dze\u0144 z pewnym op\u00f3\u017anieniem rozpocz\u0119\u0142a si\u0119 w lutym 2016 roku.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\"BBC\t\t\t\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t
Na zdj\u0119ciu jeden z naszych zestaw\u00f3w wynalazcy spod znaku micro:bit - modu\u0142y Grove z kursem FORBOT.<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t

Micro:bit<\/a>\u00a0zosta\u0142 zaprojektowany, aby zach\u0119ci\u0107 dzieci do aktywnego anga\u017cowania si\u0119 w pisanie oprogramowania dla komputer\u00f3w i system\u00f3w wbudowanych oraz budowania nowych rzeczy<\/strong>\u00a0zamiast bycia tylko konsumentami medi\u00f3w.\u00a0<\/b><\/p>

P\u0142ytka ta zosta\u0142a zaprojektowana do wsp\u00f3\u0142pracy z innymi systemami, takimi jak Raspberry Pi, ale mo\u017ce by\u0107 r\u00f3wnie\u017c wykorzystana zupe\u0142nie samodzielnie. Ilo\u015b\u0107 projekt\u00f3w, jakie mo\u017cna zrealizowa\u0107 z pomoc\u0105 Micro:bit, jest ogromna; zasadniczo niesko\u0144czona i ograniczona tylko wyobra\u017ani\u0105 dzieci i ich nauczycieli. BBC planowa\u0142o rozdawa\u0107 komputer bezp\u0142atnie ka\u017cdemu dziecku w si\u00f3dmej klasie (11- i 12-latkowie) w Wielkiej Brytanii, pocz\u0105wszy od pa\u017adziernika 2015 roku. Oznacza\u0142o to oko\u0142o jednego miliona urz\u0105dze\u0144. Przed wdro\u017ceniem udost\u0119pniono symulator online, aby pom\u00f3c nauczycielom w przygotowaniu si\u0119 do prowadzenia lekcji z wykorzystaniem tej platformy, a niekt\u00f3rzy nauczyciele mieli otrzyma\u0107 urz\u0105dzenie ju\u017c we wrze\u015bniu 2015 roku. Potem, od ko\u0144ca 2015 roku, modu\u0142y te mia\u0142y trafi\u0107 do normalnej, komercyjnej sprzeda\u017cy. Finalnie trafi\u0142y do niej niemal\u017ce trzy miesi\u0105ce p\u00f3\u017aniej, 22 marca 2016 roku.<\/p>

Nie jest to pierwsza inicjatywa BBC, je\u015bli chodzi o edukacj\u0119 komputerow\u0105. W latach \u201880 XX wieku BBC realizowa\u0142a szeroko zakrojony projekt edukacyjny, kt\u00f3ry skupia\u0142 si\u0119 m.in. wok\u00f3\u0142 komputera osobistego BBC Micro, jaki stworzono w celach edukacyjnych. BBC Micro by\u0142o ca\u0142\u0105 seri\u0105 dziewi\u0119ciu komputer\u00f3w edukacyjnych firmy Acorn Computer, kt\u00f3re na rynku obecne by\u0142y od 1981 do 1994 roku. Komputer ten by\u0107 mo\u017ce by\u0142by tylko ciekawostk\u0105 i jedn\u0105 z wielu retro maszyn na \u015bwiecie, gdyby nie unikatowa architektura procesora, po jak\u0105 si\u0119gn\u0105\u0142 Acorn. Jakkolwiek same BBC Micro oparte by\u0142y o klasyczny uk\u0142ad MOS 6502 i potem MOS 6512, to pos\u0142u\u017cy\u0142y one firmie do stworzenia swojej w\u0142asnej, unikatowej architektury procesor\u00f3w, jak\u0105 Acorn wykorzysta\u0142 p\u00f3\u017aniej w maszynach takich jak Acorn Archimedes. Chodzi tutaj o Acorn RISC Machine, czyli ARM. To w\u0142a\u015bnie w brytyjskich szko\u0142ach zacz\u0119\u0142a si\u0119 historia najpopularniejszej obecnie architektury dla system\u00f3w wbudowanych. To dzi\u0119ki temu podobie\u0144stwu architektury, jakkolwiek sama firma Acorn Computer znikn\u0119\u0142a ju\u017c z rynku, to platformy takie jak Raspberry Pi nadal mog\u0105 pos\u0142ugiwa\u0107 si\u0119 stworzonym przez nich systemem operacyjnym RISC OS, dedykowanym dla procesor\u00f3w ARM.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
\n\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\"BBC\t\t\t\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"BBC\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t

Specyfikacja techniczna modu\u0142u<\/h2>

Modu\u0142 Micro:bit jest w wi\u0119kszo\u015bci opisywany jako\u00a0kompaktowa p\u0142ytka wielko\u015bci po\u0142owy karty kredytowej, wyposa\u017cona w procesor ARM.<\/b> Modu\u0142 mierzy fizycznie 43 \u00d7 52 mm i\u00a0zawiera mikrokontroler z rdzeniem ARM Cortex-M0<\/strong>. Opr\u00f3cz tego na pok\u0142adzie modu\u0142u znale\u017a\u0107 mo\u017cna szereg czujnik\u00f3w takich jak\u00a0akcelerometr<\/strong>\u00a0i\u00a0magnetometr<\/strong>, a tak\u017ce\u00a0interfejs Bluetooth i USB<\/strong>. Centraln\u0105 cz\u0119\u015b\u0107 p\u0142ytki modu\u0142u Micro:bit zajmuje\u00a0wy\u015bwietlacz z\u0142o\u017cony z diod LED<\/strong>. Ten prosty “ekranik” z\u0142o\u017cony z dyskretnych diod elektroluminescencyjnych ma rozdzielczo\u015b\u0107 zaledwie 5×5, jednak\u017ce 25 diod LED pozwala na wy\u015bwietlanie wielu piktogram\u00f3w itp., wi\u0119c jest to zupe\u0142nie dostateczne do tego rodzaju modu\u0142u. Obok wy\u015bwietlacza znale\u017a\u0107 mo\u017cna\u00a0trzy przyciski; dwa wykorzystywa\u0107 mo\u017cna w aplikacjach u\u017cytkownika, trzeci s\u0142u\u017cy do resetowania procesora. Na dole p\u0142ytki drukowanej Micro:bit znajduj\u0105 si\u0119 wej\u015bcia i wyj\u015bcia urz\u0105dzenia, kt\u00f3re przechodz\u0105 przez pi\u0119\u0107 z\u0142\u0105czy pier\u015bcieniowych, kt\u00f3re stanowi\u0105 cz\u0119\u015b\u0107 wi\u0119kszego 25-stykowego z\u0142\u0105cza kraw\u0119dziowego.\u00a0<\/p>

Je\u015bli chodzi o parametry sprz\u0119towe, to Micro:bit ma unikatow\u0105 architektur\u0119, kt\u00f3ra\u00a0wykorzystuje a\u017c dwa mikrokontrolery do dzia\u0142ania<\/strong>. Pierwszy z nich to\u00a0Nordic Semi nRF51822<\/strong>; jest to 32-bitowy mikrokontroler z rdzeniem ARM Cortex-M0, kt\u00f3ry wyposa\u017cony jest w pami\u0119\u0107 flash o pojemno\u015bci 256 KB, statyczny RAM o wielko\u015bci 16 KB i interfejs Bluetooth 2,4 GHz w postaci zintegrowanego transceivera o niskim poborze mocy. Rdze\u0144 ARM tego uk\u0142adu ma mo\u017cliwo\u015b\u0107 prze\u0142\u0105czania mi\u0119dzy zegarem taktowania o cz\u0119stotliwo\u015bci 16 MHz lub 32,768 kHz. Drugi uk\u0142ad do\u00a0NXP KL26Z<\/strong>\u00a0jest to r\u00f3wnie\u017c mikrokontroler z rdzeniem ARM Cortex-M0+, jednak\u017ce taktowany on mo\u017ce by\u0107 zegarem do 48 MHz. Uk\u0142ad ten zawiera kontroler interfejsu USB 2.0 On-The-Go (OTG), wykorzystywany jest jako interfejs komunikacyjny mi\u0119dzy USB a g\u0142\u00f3wnym mikrokontrolerem Nordic Semi. Mikrokontroler odpowiedzialny jest za komunikacj\u0119 urz\u0105dzenia poprzez USB, a uk\u0142ad z Bluetooth (jeden ze sposob\u00f3w wgrywania firmware do systemu) jest tym, na kt\u00f3rym realnie uruchamiany jest program, jaki wgrywa si\u0119 do modu\u0142u. Uk\u0142ad NXP ten odpowiedzialny jest r\u00f3wnie\u017c za ca\u0142\u0105 komunikacj\u0119 poprzez USB i stabilizacj\u0119 napi\u0119cia 3,3 V do zasilania ca\u0142ej p\u0142ytki, je\u017celi uk\u0142ad zasilany jest z USB (4,5\u20135,25 V). Podczas pracy na bateriach ten stabilizator nie jest wykorzystywany.\u00a0Je\u017celi ciekawi Ci\u0119 ARM – programowanie<\/b> tych procesor\u00f3w r\u00f3wnie\u017c b\u0119dzie dla Ciebie interesuj\u0105ce. Jest ono zbli\u017cone do pisania program\u00f3w na AVR. Programuje si\u0119 w j\u0119zyku C.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\"BBC\t\t\t\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t

Na pok\u0142adzie p\u0142ytki zaimplementowano tak\u017ce dwa scalone sensory oparte na produkowanych przez NXP uk\u0142adach. Pierwszym z nich jest MMA8652; to 3-osiowy czujnik przyspieszenia (akcelerometr). Drugim jest MAG3110, kt\u00f3ry jest 3-osiowym czujnikiem pola magnetycznego (magnetometr). Oba uk\u0142ady komunikuj\u0105 si\u0119 z g\u0142\u00f3wnym mikrokontrolerem systemu poprzez interfejs szeregowy I\u00b2C. Akcelerometr pozwala na wykrywanie ruchu uk\u0142adu: mo\u017cliwy jest pomiar warto\u015bci si\u0142y, z jak\u0105 poruszono p\u0142ytk\u0105 (z wykorzystaniem pewnych oblicze\u0144, mo\u017cna tak\u017ce ocenia\u0107 pr\u0119dko\u015b\u0107 i pozycj\u0119 modu\u0142u), oraz ocena kierunku ruchu. Magnetometr z kolei pozwala na pomiar ziemskiego pola magnetycznego, dzi\u0119ki czemu mo\u017ce dzia\u0142a\u0107 jako kompas. Jako \u017ce na pomiar tego\u017c pola wp\u0142yw maj\u0105 znajduj\u0105ce si\u0119 w okolicy modu\u0142u elementy \u017celazne (i inne ferromagnetyki), to magnetometr w module Micro:bit mo\u017ce funkcjonowa\u0107 tak\u017ce jako prosty wykrywacz metali. Wi\u0119cej sensor\u00f3w i uk\u0142ad\u00f3w wykonawczych do\u0142\u0105czy\u0107 mo\u017cna poprzez nietypowe z\u0142\u0105cze kraw\u0119dziowe, w jakie wyposa\u017cono omawian\u0105 p\u0142ytk\u0119. Zestaw z\u0142\u0105cz I\/O zawiera trzy z\u0142\u0105cza pier\u015bcieniowe (plus jedno dla zasilania i jedno dla masy: razem pi\u0119\u0107), kt\u00f3re umo\u017cliwiaj\u0105 pod\u0142\u0105czenie ich z pomoc\u0105 krokodylk\u00f3w lub wtyk\u00f3w bananowych o \u015brednicy 4 mm [17]. Opr\u00f3cz tego na kraw\u0119dzi modu\u0142u znale\u017a\u0107 mo\u017cna tak\u017ce bardziej klasyczne 25-stykowe z\u0142\u0105cze kraw\u0119dziowe z dwoma lub trzema wyj\u015bciami PWM, od sze\u015bciu do siedemnastu styk\u00f3w GPIO (w zale\u017cno\u015bci od konfiguracji mikrokontrolera), sze\u015b\u0107 wej\u015b\u0107 analogowych, interfejs szeregowe (UART), SPI oraz I\u00b2C. Pozwala to na pod\u0142\u0105czanie niemal\u017ce dowolnych uk\u0142ad\u00f3w i modu\u0142\u00f3w do p\u0142ytki Micro:bit.<\/p>

Na rynku dost\u0119pne s\u0105 liczne\u00a0rozszerzenia dla Micro:bit<\/a><\/strong>\u00a0pozwalaj\u0105ce na wyprowadzenie sygna\u0142\u00f3w ze z\u0142\u0105cza kraw\u0119dziowego p\u0142ytki na p\u0142ytk\u0119 uniwersaln\u0105 lub p\u0142ytk\u0119 stykow\u0105 jak w przypadku innych modu\u0142\u00f3w edukacyjnych. Tego rodzaju rozwi\u0105zania dostarczaj\u0105 m.in. firmy SparkFun czy Grover. Dost\u0119pne s\u0105 tak\u017ce liczne p\u0142ytki rozszerze\u0144 dla Micro:bit, kt\u00f3re uzupe\u0142niaj\u0105 funkcje uk\u0142adu o mo\u017cliwo\u015bci takie jak sterowanie silnikami DC, krokowymi i serwomotorami, wy\u015bwietlacz LCD czy g\u0142o\u015bnik. Zasadniczo do p\u0142ytek Micro:bit pod\u0142\u0105czy\u0107 mo\u017cna dowolne peryferia, jakie wykorzystuje si\u0119 z innymi modu\u0142ami deweloperskimi, takimi jak Arduino czy Raspberry Pi.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t

Szerokie mo\u017cliwo\u015bci programowania<\/h2>

Modu\u0142 edukacyjny jest tak warto\u015bciowy, jak warto\u015bciowe jest jego zintegrowane \u015brodowisko deweloperskie (IDE). Bez odpowiednich narz\u0119dzi programistycznych trudno jest stworzy\u0107 firmware dla dowolnego systemu wbudowanego nawet fachowcom, tym bardziej dla amator\u00f3w wysokiej klasy wygodne, \u0142atwe w u\u017cytku i nauce IDE jest wa\u017cne. W przypadku Micro:bit tw\u00f3rcy systemu doskonale zdawali sobie z tego spraw\u0119, wi\u0119c du\u017co si\u0142 zainwestowano w stworzenie ergonomicznych \u015brodowisk do programowania tych modu\u0142\u00f3w.<\/p>

Istniej\u0105 dwa oficjalne edytory kodu dla Micro:bit<\/strong>. S\u0105 one do pobrania na stronie Micro:bit Foundation:<\/p>