W roku 2015 na rynek trafiła pierwsza płytka edukacyjna firmy BBC nazwana micro:bit. Produkt ten był przeznaczony dla szkół w celu nauki elektroniki oraz programowania. Umożliwiał więc łatwe programowanie, również za pomocą edytorów blokowych. Zawierał kilka elementów, które można łatwo wykorzystać w projekcie (matrycę diod LED, akcelerometr, czujnik temperatury, itp.) oraz umożliwiał podłączenie modułów rozszerzeniowych dzięki zainstalowanemu złączu krawędziowemu.

Pod koniec roku 2020 BBC opublikowało długo oczekiwaną aktualizację płytki. Micro:bit v2 zawiera kilka aktualizacji, co pozwoliło zwiększyć możliwości produktu. W dalszej części artykułu zaprezentuję cechy płytki oraz omówię różnice pomiędzy starszą i nowszą wersją modułu.

Właściwości modułu micro:bit v2

Sercem płytki micro:bit v2 jest układ SoC nRF52833 produkowany przez Nordic Semiconductor. Oferuje on znacznie więcej możliwości niż uprzednio stosowany układ nRF51822. Nowy układ zawiera rdzeń ARM Cortex-M4 o taktowaniu do 64 MHz. Pojemność wbudowanej pamięci Flash wynosi 512 KB, a pamięć RAM wynosi 128 KB. Układ zawiera moduł komunikacji bezprzewodowej w paśmie 2,4 GHz umożliwiający komunikację m.in. w technologii Bluetooth 5.1 LE.

Podobnie jak poprzednia wersja produktu, micro:bit v2 oferuje specyficzny wyświetlacz, tzn. matrycę czerwonych diod LED w konfiguracji 5×5. Płytka zawiera także dwa przyciski, A i B podobnie jak poprzednia wersja. Nowością jest trzeci, dotykowy przycisk. Znajduje się on na logo produktu.

Rys. 1. Płytka Micro:bit v2 – widoczna matryca diod LED oraz przyciski

Micro:bit posiada wbudowane czujniki, co pozwala na konstrukcję prostych układów odczytujących dane z tych sensorów. Podobnie jak poprzednik, moduł zawiera czujniki światła, temperatury, akcelerometr oraz kompas. Natomiast w aktualnej wersji dołączono także komponenty umożliwiające implementację funkcji audio, tj. mikrofon MEMS oraz głośnik.

Do komunikacji z komputerem oraz programowania płytki służy połączenie USB. Płytka zawiera złącze microUSB, a jako kontroler magistrali służy mikrokontroler Kinetis KL27Z firmy NXP. Jest to kolejna różnica, gdyż na poprzedniej wersji układu stosowano mikrokontroler KL26Z. Tym niemniej jest to różnica kosmetyczna i użytkownik najpewniej w ogóle jej nie odczuje.

Układ można zasilać za pomocą właśnie komunikacji USB, ale także za pomocą napięcia 3 V dostarczanego na złącze krawędziowe. Płytka zawiera także złącze JST-PH umożliwiające podłączenie koszyka z dwoma bateriami AAA. W tej wersji zamontowano także diodę sygnalizującą podłączenie zasilania.

Złącze rozszerzeń

Złącze rozszerzeniowe opracowano jako złącze krawędziowe. Zawiera 25 wyprowadzeń, w tym 4 porty GPIO, wyjście PWM, interfejsy I2C i SPI oraz zasilanie. Pięć portów, w tym zasilanie, wyprowadzono na duże pierścienie, do których można podłączyć się za pomocą np. złączy krokodylkowych. Złącze jest w pełni kompatybilne ze złączem stosowanym w poprzedniej wersji modułu.

Rys. 2. Płytka micro:bit v2 – widoczne procesor, czujnik, głośnik i wiele innych elementów

Moduły rozszerzeniowe dla micro:bit

Wśród produktów związanych z nową wersją modułu micro:bit jest m.in. zestaw startowy micro:bit v2 Go Bundle. W zestawie, oprócz modułu micro:bit v2, są również przewód microUSB – USB o długości 15 cm, koszyk na dwie baterie oraz dwie baterie AAA.

Rys. 3. Zestaw startowy micro:bit v2 Go Bundle

Na rynku dostępne są rozmaite adaptery umożliwiające wyprowadzenie linii ze złącza krawędziowego na inne złącza służące do podłączenia peryferiów takich, jak czujniki. Jednym z nich jest SparkFun micro:bit Breakout. Umożliwia on dołączenie linii płytki micro:bit na złącze goldpin lub do płytki stykowej. Znacząco upraszcza to podłączenie różnych płytek rozszerzeniowych do modułu edukacyjnego.

Rys. 4. Adapter SparkFun micro:bit Breakout

Oczywiście wśród rozszerzeń można znaleźć także moduły z komponentami bezpośrednio dołączane do złącza krawędziowego micro:bit. Jednym z nich jest moduł z wyświetlaczem LCD o przekątnej 1,8”. Wyświetlacz ma rozdzielczość 160×128, jest sterowany przez interfejs SPI i jest kontrolowany za pomocą układu ST7735S.

Rys. 5. Moduł z wyświetlaczem LCD 1,8 cala

Programowanie

Moduł micro:bit można programować za pomocą środowiska MakeCode. Środowisko to stworzyła firma Microsoft specjalnie dla micro:bit oraz kilku innych płytek. Jest dostępne z poziomu przeglądarki pod linkiem https://makecode.microbit.org/

Programowanie odbywa się za pomocą bloczków i można je porównać do programowania w języku Scratch. Producent udostępnia podręcznik do nauki MakeCode na stronie: https://makecode.microbit.org/reference.

Rys. 6. Środowisko MakeCode

Kolejnym narzędziem, za pomocą którego można poznawać i uczyć się programowania, jest znajdująca się na stronie http://python.microbit.org/v/1 platforma, dzięki której możemy programować moduł w języku microPython.

Istnieje również opcja programowania w środowisku Arduino. W zasobach portalu mamy artykuł opisujący proces instalacji i tworzenia prostego przykładu, napisany jeszcze na starszą wersję modułu. Zachęcamy do przeczytania: Micro:bit – programowanie z wykorzystaniem Arduino IDE

Dostępna jest również aplikacja na telefony komórkowe, która umożliwia tworzenie programów za pomocą bloczków, a następnie wgrywanie ich bezprzewodowo za pomocą Bluetooth. Aplikacja dostępna jest na telefony z systemem Android (LINK) oraz iOS (LINK). Jest to przydatne, gdy chcemy zaprogramować moduł micro:bit, a nie mamy dostępu do komputera.

Rys. 7. Aplikacja micro:bit dostępna na system Android oraz iOS

Podsumowanie

Płytka micro:bit v2 to nowa wersja popularnego modułu edukacyjnego przeznaczonego do nauki elektroniki oraz podstaw programowania. Najnowsza edycja modułu uzupełnia możliwości płytki o m.in. mikrofon MEMS, głośnik czy przycisk dotykowy. Chyba najważniejszą różnicą jest nowy procesor nRF52833 z rdzeniem ARM Cortex-M4, większą pamięcią Flash i RAM, a także komunikacja Bluetooth w wersji 5.0. Płytka jest w pełni kompatybilna z oryginalną płytką micro:bit. Można więc powiedzieć, że nowa wersja zachowa wszystkie swoje zalety w edukacji i została tylko lekko odświeżona, aby sprostać wymaganiom współczesnych projektów.

Moduł micro:bit v2 jest dostępny w ofercie sklepu Kamami.pl