حول لوحة
micro: bit ، التي طورتها شركة BBC البريطانية لتعليم أطفال المدارس ، تمت كتابتها بالفعل على Habré عدة مرات ، على سبيل المثال ، فيما يلي
مقال جيد للمراجعة . ولكن في كل مرة تقريبًا ، يثير ذكر هذا المنتدى نفس الأسئلة بقدر كبير من الشك والشك:
حسنًا ، لماذا هذا microbit ضروري؟ من الأفضل بكثير شراء اردوينو مع مجموعة من أجهزة الاستشعار ، وسوف يكلف كل شيء أقل في بعض الأحيان.
دعونا نحاول أن نفهم بطريقة غير متحيزة - ما هي نقاط القوة والضعف في كل لوحة ، وهل هناك أي معنى في معارضتها؟ وكمكافأة لأولئك الذين قرأوا حتى النهاية ، سنتحدث عن مسابقة حيث يمكنك الحصول على لوحة micro: بت مجانًا لتنفيذ أفكارك ومشاريعك ، حتى لو لم تكن طالبًا يبلغ من العمر 11 عامًا من المملكة المتحدة.
سنقارن micro: bit مع الأكثر شيوعًا بين المبتدئين Arduino Uno ، دون أن ننسى ، مع ذلك ، المجموعة الكاملة الواسعة من لوحات عائلة Arduino.
افتح الصندوق
لنبدأ بالشكل والحجم والميزات التي توفرها اللوحات فورًا. يبلغ قياس بي بي سي الدقيقة: 43 ملم × 52 ملم ، وبصريا ، أصغر مرتين تقريبًا من Arduino Uno (69 × 53 ملم). من الملاحظ على الفور أن micro: bit صُممت للجيوب وحقائب الظهر من المراهقين :) هذه لوحة ذات حواف مستديرة ، خالية من الموصلات الجسدية البارزة. يتم توقيع المكونات الرئيسية على اللوحة (المعالج ، البوصلة ، التسارع ، الهوائي ، إلخ) عن طريق طباعة الشاشة الحريرية.
تعد الأحجام الصغيرة من micro: bit مثالية لمشاريع الإلكترونيات القابلة للارتداء ، لكن لا تنسَ أن خط Arduino يحتوي أيضًا على ألواح مضغوطة أكثر من Uno. وهنا لن تتحقق الاستفادة من ميزة microbit إذا لم يكن ذلك بالنسبة لأجهزة الاستشعار المدمجة والأزرار القابلة للبرمجة إلى جانب مصفوفة LED مثبتة بالفعل على السبورة. إنها شريحة microbit التي تجعلها ملائمة لبداية سريعة.
مباشرة من خارج الصندوق ، فقط عن طريق توصيل الطاقة ، يمكنك بالفعل بدء اللعب وتجربة اللوحة. في المرة الأولى التي تقوم فيها بتشغيل microbit ، ستقدم لك لعبة "Chase The Dot!" ، التي ترغب في الحصول على نقطة فيها. في اللعبة ، لا تحتاج إلى استخدام الأزرار ، لكنك تحتاج إلى إمالة microbit ، كما لو كنت تدحرج كرة على السبورة نفسها. هذا يدل على قدرات التسارع المدمج في لوحة.
من الواضح أنه مقارنةً بمصباح LED الوامض على pin13 من Arduino ، فإن مصفوفة من 25 مؤشر LED في عيون الطفل تعطي ميزة كبيرة للميكروبات. لا يمكنك اللعب فقط ، ولكن أيضًا تحويل microbeat إلى أيقونة شريط أو أي رسوم متحركة ، أو إلى سوار ذكي ، أو الجمع بين العديد من اللوحات لإنشاء شاشة كبيرة.
طعام
عندما تقوم بتوصيل اللوحة بالكمبيوتر ، يستقبل microbit الطاقة عبر موصل micro-USB. بشكل عام ، 3 فولت تكفي ل micro: bit ، وعادة ما يتم تشغيله بواسطة بطاريتين AAA ، يتم توصيلهما بلوحة من خلال موصل JST. يمكنك استخدام ما يسمى بـ "الكمبيوتر اللوحي" بثلاثة فولتات - CR2032 كمصدر للطاقة ، ولكن في هذه الحالة ، ستحتاج إلى لوحة إضافية متصلة بالميكروبيت ، على سبيل المثال ، Mi: Power من Kitronik. هذا مثال مثير للاهتمام لكيفية توصيل لوحات إضافية بـ micro: bit من خلال جهات اتصال الحلقة باستخدام البراغي والصواميل. إن "الشطيرة" المدمجة والمتينة الناتجة مريحة للغاية للمشاريع البسيطة للإلكترونيات القابلة للارتداء والمحمولة.
تتطلب معظم لوحات Arduino ، بما في ذلك الألواح المدمجة ، جهدًا ثابتًا من 5 فولت أو جهد إدخال في حدود 7-12 فولت. في المشروعات المدرسية ، يتم تشغيلها غالبًا بواسطة بطاريات Krona أو 6 AA.
أجهزة استشعار مدمجة وأجهزة الإدخال
لقد ذكروا بالفعل وجودهم مباشرة "على متن" micro: bit board ، لذلك سنقوم فقط بسردها: مقياس التسارع ذو ثلاثة محاور ، مقياس مغنطيسي ، مستشعر درجة الحرارة (مضمّن في متحكم دقيق) ، والقدرة على قياس مستوى الإضاءة (يتم استخدام جزء من مصفوفة LEDs لهذا) ، وزران قابلان للبرمجة .
لا يوجد لدى Arduino Uno مجسات مدمجة.
الاتصالات اللاسلكية
ربما تتمثل الميزة الرئيسية لـ micro: bit ، التي تميزها عن العشرات من اللوحات المماثلة ، بما في ذلك Arduino ، في وجود وحدة راديو متكاملة. وحدة الراديو هي جزء من متحكم ، وهي تؤدي وظيفتين:
- يتصل بالهواتف الذكية والأجهزة اللوحية القائمة على Android و iOS باستخدام تقنية BLE (تقنية Bluetooth منخفضة الطاقة) ؛
- يتواصل مع الصغرى: لوحات قليلا
بالطبع ، هذا هو القرار الصحيح للغاية: لتمكين الطلاب من ربط microbeat بألعابهم المفضلة - الهواتف الذكية. يمكن للتطبيقات المحمولة تبادل البيانات مع اللوحة. يمكنك التحكم في الروبوت ، ومراقبة حالة رطوبة التربة في قدر الزهرة الداخلية المفضلة لديك أو أجهزة استشعار أمن غرفتك ، وحمايتها من التعدي على أخيك الأصغر. أيضا ، باستخدام الهاتف الذكي أو الجهاز اللوحي ، يمكنك برمجة اللوحة في حالة عدم وجود جهاز كمبيوتر.
أسهل طريقة لاستخدام وحدة الراديو هي التواصل مع لوحات microbit الأخرى. من السهل جدًا إرسال رسالة إلى لوحة أو عدة لوحات ، والتي ستظهر فورًا على الشاشة في شكل خط جاري. في الوقت نفسه ، من الممكن إنشاء ما يسمى مجموعات الراديو (حتى 256 شبكة راديو) حتى لا تتداخل مع التواصل مع مالكي اللوحات الأخرى القريبة. وهذا يعني أنه لا يمكنك تبادل الرسائل إلا مع أعضاء مجموعة الراديو الخاصة بك ، رغم أنه قد تكون هناك لوحات أخرى قريبة في منطقة استقبال إشارة الراديو. إنها مريحة للغاية خلال الفصول الدراسية في الفصل ، عندما لا يتداخل الأطفال المتحدون في مجموعات مع بعضهم البعض عند إرسال إشارات الراديو. مع وضع ذلك في الاعتبار ، فإن نطاق تطبيق أفكار الألعاب التعاونية أو أنظمة المراقبة اللاسلكية لأي شيء في المشاريع المدرسية كبير.
للأسف ، يتم توفير ميزات Arduino Uno لمثل هذه الاتصالات اللاسلكية فقط عن طريق توصيل الأجهزة الخارجية.
ربط وحدات إضافية وبطاقات التوسع
لا تعبت من قصيدة الثناء على البريطانية "قطعة من الحديد"؟ حسنا ، وصلنا إلى الذبابة في مرهم. كل شيء مدروس بشكل رائع في micro: bit ، باستثناء القدرة على توصيل وحدات إضافية.
بتعبير أدق ، بالنسبة لمعظم مشاريع المناهج المدرسية ، فإن ميزات الرسوم المتاحة خارج الصندوق ستكون كافية. بالإضافة إلى ذلك ، هناك فرصة بسيطة للتوصيل بسرعة مع ثلاثة مسامير من متحكم بسبب وجود منصات حلقة على لوحة الدوائر المطبوعة باستخدام التماسيح أو موصلات الموز (واثنين من حلقات مماثلة مماثلة تستخدم لتوصيل الطاقة).
ولكن بمجرد رغبتك في الوصول إلى المزيد من المسامير (وهذه اللحظة يمكن أن تأتي بسرعة ، على سبيل المثال ، عليك أن تقرر تجميع عربة روبوت للقيادة على طول خط مع اثنين من أجهزة الاستشعار ومحركين) - هنا ستجد مشكلة تسمى موصل الحافة (موصل الحافة) ).
الاتصال بألواح micro-bit الأخرى (بخلاف الألواح الخمسة الدائرية) التي يتم إخراج المسامير الباقية من متحكمها ليس تافهاً - فهذه الفوط تقع على حافة اللوحة بمسافة 1.27 مم وتتطلب موصلًا خاصًا ومحدّدًا للغاية.
وبطبيعة الحال ، أنشأ المصنعون الصينيون بالفعل إنتاج مثل هذه الموصلات وبطاقات التوسعة معهم ، ولكن في الوقت الحالي ، من الصعب شراؤها من الموردين الروس. يوجد مطوِّر نجاة من مطوري اللوحة - مثل "العصي والحبال" ، في غياب الموصل الأصلي ، يوصون باستخدام موصل PCI القديم من اللوحة الأم للكمبيوتر الشخصي ، حيث يحتوي على نفس ملامسة التلامس.
في ظل هذه الخلفية ، يبدو الاتصال بجميع موصلات Arduino Uno مع زوج من الأسلاك المتعرية ذات قطر مناسب على الأقل يشبه إمكانية الوصول والبساطة نفسها :)
برمجة
لبرمجة micro: bit ، يتم تقديم العديد من الخيارات رسميًا:
- بيئة البرمجة الرسومية لـ Microsoft MakeCode بالإضافة إلى محاكي تصحيح الأخطاء ،
- وجافا سكريبت،
- MicroPython.
كما يدعم بشكل غير رسمي العديد من أساليب البرمجة الأخرى ، بما في ذلك C ++ و Rust و Espruino و ARM mbed و RTOS Zephyr.
ميزات البرمجة الدقيقة: بت موصوفة بشكل جيد
في المقالة التي سبق ذكرها على حبري . يمكنك التركيز مرة أخرى على حقيقة أنك لا تحتاج إلى تثبيت أي برنامج لبرمجة اللوحة ، فأنت بحاجة فقط إلى الوصول إلى الإنترنت ، وعندما تقوم بتوصيل اللوحة عبر MicroUSB ، يكون ذلك مرئيًا كقرص قابل للإزالة. يتم ملء البرامج الثابتة ببساطة عن طريق نسخ ملف hex.
في برمجة لوحات Arduino ، يتم استخدام Arduino IDE في الغالب ، وكبديل ، Eclipse ، Atmel Studio ، وغيرها الكثير. من بين لغات البرمجة الرسومية ، فإن Scratch for Arduino و Ardublock و FLProg و XOD وغيرها معروف جيدًا.
منصة الأجهزة
عدد قليل من الأرقام الجافة حول الخصائص التقنية لل "الغدد" مقارنة
المواصفات الفنية الرئيسية الجزئي: بت
متحكم: 32 بت ARM Cortex-M0 الشمال nRF51822
التردد: 16 ميغاهيرتز
فلاش: 256 كيلو بايت
ذاكرة الوصول العشوائي: 16 كيلو بايت
جهد الدخل: 1.8-3.6 فولت
وحدة الجهد المنطقي: 3.3 فولت
منافذ الإدخال / الإخراج للأغراض العامة: 19
المنافذ بدعم PWM: 19 (في نفس الوقت - على 3 دبابيس)
الموانئ مع ADC: 6
قرار ADC: 10 بت
حافلات الاتصالات: I²C و SPI
مواصفات اردوينو أونو
متحكم: 8 بت AVR ، ATmega328
التردد: 16 ميغاهيرتز
ذاكرة فلاش 32 كيلوبايت ، 0.5 كيلوبايت منها تستخدم لمحمّل الإقلاع
2K SRAM
1 كيلوبايت EEPROM
امدادات التيار الكهربائي 5 فولت
مساهمة الجهد (مستحسن) 7-12 فولت
وحدة منطق الجهد: 5 فولت
I / O الرقمية: 14 (6 منهم يدعم PWM)
مدخلات ADC: 6
قرار ADC: 10 بت
حافلات الاتصالات: I²C ، SPI
إذن ما هو بيت القصيد؟ولكن لتلخيص المقارنة الصغيرة لدينا ، تحتاج إلى النظر في بعض الأشياء الأكثر أهمية. أي "قطعة من الحديد" ، خاصةً إذا كانت تدعي أن لها على الأقل دورًا ما في العملية التعليمية ، فإنها تحتاج إلى مواد منهجية وتعليمية ، إلى جانب مجموعة من المعلمين المتحمسين الذين يدعمون "الحركة" بأكملها ويساعدون الوافدين الجدد ، ويستجيبون بصبر لـ "الكيفية التي لا نهاية لها" لماذا لا تعمل؟ " يجب أن يكون المبتدئ قادرًا على شراء قطعة من الأجهزة ، بسعر رخيص ، بما في ذلك هنا والآن ، حتى يبرد حماسه. وينبغي أن تكون المؤسسة التعليمية قادرة على شراء عشرات المجالس من مورد روسي ، مع مراعاة جميع إجراءات الشراء اللازمة.
بالنظر إلى كل هذه العوامل ، فإن عائلة كبيرة من لوحات Arduino خارج المنافسة حاليًا. تتوفر لوحات اردوينو (بالطبع ، أولاً وقبل كل شيء ، وذلك بفضل الحيوانات المستنسخة والتناظرية الصينية الرخيصة) سواء في السعر أو في البيع بالتجزئة وفي الموزعين التعليمية. تم تطوير مجتمع من الناطقين باللغة الروسية من المستخدمين والمتحمسين ، وعلى استعداد لتبادل الخبرات والتوصيات ، والإجابة على أسئلة من المبتدئين. هناك مجموعة كبيرة ومتنوعة من بطاقات التوسع وجميع أنواع الوحدات ، وعشرات من المجموعات والمصممين ، وعدد كبير من المكتبات للبرامج التي تسهل عملية توصيل الأجهزة المختلفة.
البريطانية الصغيرة: الشيء القليل في روسيا حتى الآن لا يمكن أن يتباهى إما بوجود مجتمع من الناطقين باللغة الروسية من المتحمسين ، أو الدعم الفني للمستخدمين باللغة الروسية. عدد قليل من البائعين استيراد المخزون متواضعة. لا يوجد عملياً مواد منهجية وتعليمية باللغة الروسية ، على الرغم من أن الوضع قد تحسن مؤخرًا ، على سبيل المثال ، كتاب باللغة الروسية "بي بي سي ميكرو بت". دليل المستخدم الرسمي. "
يجب على المرء أن يعتقد أن هذه المواد التعليمية هي صعوبات مؤقتة ، لأن عددًا كبيرًا من مواد التدريس والمشاريع باللغة الإنجليزية قد تم تجميعها بالفعل والتي تم تكييفها لتلاميذ المدارس الابتدائية والثانوية ، مع مراعاة اهتماماتهم وقدراتهم العمرية. يبقى تكييفها وترجمتها إلى اللغة الروسية ، أو العكس - يمكنك استخدام اللغة الإنجليزية على الفور في عملية التعلم ، مما يزيد من معرفتك للغة أثناء التجارب مع السبورة.
بالنسبة لبطاقات التوسعة والوحدات النمطية الخاصة بالبت الصغيرة والمصممين استنادًا إليها ، فقد طورت الشركات الصينية وأصدرت كمية مناسبة جدًا من الأجهزة المتوافقة مع micro: bit على مدار العامين الماضيين. الشركات الأوروبية لا تتخلف عنهم ، نفس Kitronik المذكورة أعلاه (أو بالأحرى ، بالعكس - هل الصينيون لا يتخلفون عن الأوروبيين؟)
أريد أن أصدق أن جميع مزايا micro: bit ستفوق في النهاية أوجه القصور الحالية ، وستظهر في مدارسنا ودوائرنا. على العموم ، وفقًا لخطة المبادرين في المشروع ، فإن micro: bit في المدرسة لا تعلم حتى البرمجة ، ولا سيما الالكترونيات. يوفر فرصة للطلاب لتعلم كيفية استخدام التكنولوجيا لحل مشاكلهم العملية ، وليس فقط مستهلكين للحلول الجاهزة. على الرغم من ذلك ، أود أن أتمنى أن يظل بعض المراهقين ، بفضل التعارف مع micro: bit ، سيختارون طريق المطورين ، على سبيل المثال ، الأنظمة المدمجة.
واقتناعا منها ، أريد أن أجرب micro: bit في العمل
بالطبع ، من الأفضل أن تجرب ذلك بنفسك مرة واحدة من أن تقرأ مائة مرة. تتاح لقراء هبر ، بغض النظر عن أعمارهم ، الفرصة للحصول على لوحات بت صغيرة: ملحقاتها مجانًا. للقيام بذلك ، شارك في المسابقة لإنشاء أجهزة ذكية تعمل بنظام micro: bit.
تسمى المنافسة "YOUR: BIT". حتى 8 ديسمبر من هذا العام ، تمكّن من تقديم طلب مع وصف لفكرة الجهاز استنادًا إلى micro: bit board. وعندما يتم تحديد أفضل المشاريع ، سوف يرسل منظمو المسابقة لوحات micro: bit (وتبديل اللوحات إليهم من أجل أن يكونوا قادرين على استخدام جميع مسامير متحكم) لهذه المشروعات "المحظوظة" لهذه المشروعات المحظوظة. في المجموع ، تشتمل مجموعة الجوائز على 50 لوحة للرقائق الصغيرة وعدد مماثل من لوحات التبديل. التفاصيل والتفاصيل موجودة على
موقع المسابقة .
وأخيراً ، هناك توصية صغيرة من منظمي المسابقة - حاول تعظيم الاستفادة من جميع "الميكروبات" في مشاريعك ، في المقام الأول - إمكانات الاتصال اللاسلكي باللوحة. لا تقصر أفكارك على استخدام لوحة واحدة فقط.
شكر
للمساعدة في إعداد المواد ، وذلك بفضل رسلان تيخونوف وأندريه روجكوف.