Über das
micro: bit board, das von der britischen BBC-Corporation für die Schulbildung von Schülern entwickelt wurde, wurde bereits mehrmals auf Habré geschrieben. Hier ist beispielsweise ein
guter Übersichtsartikel . Die Erwähnung dieses Boards wirft jedoch fast jedes Mal die gleichen Fragen mit viel Zweifel und Skepsis auf:
Warum wird dieser Microbit benötigt? Es ist viel besser, ein Arduino mit einer Reihe von Sensoren zu kaufen, und es wird alles manchmal weniger kosten.
Versuchen wir unvoreingenommen zu verstehen - wo liegen die Stärken und Schwächen der einzelnen Boards, und ist es sinnvoll, sich ihnen entgegenzustellen? Und als Bonus für diejenigen, die bis zum Ende lesen, sprechen wir über einen Wettbewerb, bei dem Sie ein kostenloses micro: bit-Board erhalten, um Ihre Ideen und Projekte umzusetzen, auch wenn Sie kein 11-jähriger Student aus Großbritannien sind.
Wir werden micro: bit mit dem bei Anfängern beliebtesten Arduino Uno vergleichen, aber nicht zu vergessen die ganze Vielfalt der Boards der Arduino-Familie.
Öffne die Schachtel
Beginnen wir mit dem Aussehen, der Größe und den Funktionen, die die Boards standardmäßig bieten. Das BBC-Mikro-Bit misst 43 mm × 52 mm und ist optisch fast zweimal kleiner als das Arduino Uno (69 × 53 mm). Es fällt sofort auf, dass micro: bit für Taschen und Rucksäcke von Teenagern entwickelt wurde :) Dies ist eine Platine mit abgerundeten Kanten, ohne hervorstehende Stiftanschlüsse. Die Hauptkomponenten auf der Platine (Prozessor, Kompass, Beschleunigungsmesser, Antenne usw.) sind im Siebdruck signiert.
Die kleinen Größen von micro: bit sind ideal für tragbare Elektronikprojekte, aber vergessen Sie nicht, dass die Arduino-Linie auch kompaktere Boards als Uno enthält. Und hier würde der Vorteil eines Mikrobits zunichte gemacht, wenn nicht die eingebauten Sensoren und programmierbaren Tasten zusammen mit einer bereits auf der Platine installierten LED-Matrix vorhanden wären. Es ist dieser Microbit-Chip, der einen schnellen Einstieg erleichtert.
Sofort nach dem Einschalten können Sie bereits mit dem Spielen und Experimentieren des Boards beginnen. Wenn Sie das Mikrobit zum ersten Mal einschalten, können Sie das Spiel "Chase The Dot!" Spielen, in dem Sie einen Punkt erzielen möchten. Im Spiel müssen Sie nicht die Tasten verwenden, sondern den Microbeat kippen, als würden Sie einen Ball auf dem Brett selbst rollen. Dies demonstriert die Fähigkeiten des in die Platine eingebauten Beschleunigungsmessers.
Es ist klar, dass im Vergleich zu der blinkenden LED an Pin 13 von Arduino eine Matrix von 25 LEDs in den Augen des Kindes einen signifikanten Vorteil für Microbit bietet. Sie können nicht nur spielen, sondern auch einen Microbeat in ein Tickersymbol oder eine Animation verwandeln oder in ein intelligentes Armband oder mehrere Bretter kombinieren, um einen großen Bildschirm zu erstellen.
Ernährung
Wenn Sie die Karte an den Computer anschließen, wird der Microbit über den Micro-USB-Anschluss mit Strom versorgt. Im Allgemeinen reichen 3 Volt für Micro: Bit aus und werden normalerweise von zwei AAA-Batterien mit Strom versorgt, die über den JST-Anschluss mit der Platine verbunden sind. Sie können das sogenannte Drei-Volt-Tablet CR2032 als Stromquelle verwenden. In diesem Fall benötigen Sie jedoch eine zusätzliche Karte, die mit einem Mikrobit verbunden ist, z. B. Mi: Power von Kitronik. Dies ist ein interessantes Beispiel dafür, wie Sie zusätzliche Platinen mit Schrauben und Muttern über Ringkontakte an micro: bit anschließen können. Das daraus resultierende kompakte und haltbare „Sandwich“ ist sehr praktisch für einfache Projekte mit tragbarer und tragbarer Elektronik.
Die meisten Arduino-Boards, auch kompakte, benötigen eine stabilisierte Spannung von 5 V oder eine Eingangsspannung im Bereich von 7-12 V. In Schulprojekten werden sie häufig mit Krona- oder 6 AA-Batterien betrieben.
Eingebaute Sensoren und Eingabegeräte
Sie haben bereits erwähnt, dass sie direkt auf der micro: bit-Platine vorhanden sind. Wir listen sie nur auf: 3-Achsen-Beschleunigungsmesser, Magnetometer, Temperatursensor (im Mikrocontroller integriert), Fähigkeit zur Messung der Lichtstärke (einige der Matrix-LEDs werden hierfür verwendet), zwei programmierbare Tasten .
Arduino Uno hat keine eingebauten Sensoren.
Drahtlose Kommunikation
Vielleicht ist das Hauptmerkmal von micro: bit, das es von Dutzenden ähnlicher Boards, einschließlich Arduino, unterscheidet, das Vorhandensein eines integrierten Funkmoduls. Das Funkmodul ist Teil des Mikrocontrollers und erfüllt zwei Funktionen:
- kommuniziert mit Smartphones und Tablets auf Android- und iOS-Basis mithilfe der BLE-Technologie (Bluetooth Low Energy);
- kommuniziert mit anderen Micro: Bit Boards
Dies ist natürlich eine sehr richtige Entscheidung: Die Schüler sollen in die Lage versetzt werden, den Microbeat mit ihrem Lieblingsspielzeug - dem Smartphone - zu verbinden. Mobile Anwendungen können Daten mit der Karte austauschen. Sie können den Roboter steuern, den Zustand der Bodenfeuchtigkeit im Topf Ihrer Lieblings-Zimmerblume oder die Sicherheitssensoren Ihres Zimmers überwachen und ihn so vor den Eingriffen Ihres jüngeren Bruders schützen. Mit einem Smartphone oder Tablet können Sie die Karte auch ohne PC programmieren.
Die einfachste Möglichkeit, das Funkmodul zu verwenden, besteht in der Kommunikation mit anderen Mikrobit-Karten. Es ist sehr einfach, eine Nachricht an ein oder mehrere Boards zu senden, die sofort in Form einer laufenden Linie auf dem Display angezeigt werden. Gleichzeitig ist es möglich, sogenannte Funkgruppen (bis zu 256 Funknetze) zu erstellen, um die Kommunikation mit anderen Inhabern von in der Nähe befindlichen Karten nicht zu stören. Das heißt, Sie können nur Nachrichten mit Mitgliedern Ihrer Funkgruppe austauschen, obwohl sich im Bereich des Funksignalempfangs möglicherweise andere Tafeln in der Nähe befinden. Es ist sehr praktisch während des Unterrichts im Klassenzimmer, wenn Kinder, die in Gruppen zusammengefasst sind, sich beim Senden von Funksignalen nicht gegenseitig stören. In Anbetracht dessen ist der Spielraum für die Implementierung der Ideen von kollaborativen Spielen oder drahtlosen Überwachungssystemen für alles in Schulprojekten riesig.
Leider werden die Arduino Uno-Funktionen für eine solche drahtlose Kommunikation nur durch den Anschluss externer Geräte bereitgestellt.
Anschließen zusätzlicher Module und Erweiterungskarten
Nicht müde von Lobeshymnen auf das britische "Stück Eisen"? Nun, wir sind in der Salbe angekommen. Bei micro: bit ist alles wunderbar durchdacht, bis auf die Möglichkeit, zusätzliche Module anzuschließen.
Genauer gesagt, für die meisten Lehrplanprojekte in der Schule sind die sofort verfügbaren Gebührenfunktionen ausreichend. Darüber hinaus gibt es eine einfache Möglichkeit, schnell eine Verbindung zu den drei Pins des Mikrocontrollers herzustellen, da auf der Leiterplatte Ringpads mit Krokodilen oder Bananensteckern vorhanden sind (und zwei weitere ähnliche Ringe zum Anschließen der Stromversorgung verwendet werden).
Sobald Sie jedoch Zugriff auf weitere Stifte erhalten möchten (und dieser Moment kann schnell eintreten, entscheiden Sie sich zum Beispiel, einen Roboterwagen für die Fahrt entlang einer Linie mit zwei Sensoren und zwei Motoren zusammenzustellen) - hier liegt ein Problem vor, das als Kantenverbinder (Edge Connector) bezeichnet wird )
Das Anschließen anderer Micro: Bit-Pads (außer den fünf Ring-Pads), an die die verbleibenden Pins des Mikrocontrollers ausgegeben werden, ist nicht trivial - diese Pads befinden sich am Rand der Platine mit einem Abstand von 1,27 mm und erfordern einen speziellen, sehr spezifischen Anschluss.
Chinesische Hersteller haben natürlich bereits die Produktion solcher Steckverbinder und Erweiterungskarten mit ihnen aufgebaut, aber es ist vorerst problematisch, sie von russischen Lieferanten zu beziehen. Von den Entwicklern des Boards gibt es einen Life-Hack: Da „Stöcke und Seile“ fehlen, empfehlen sie die Verwendung des alten PCI-Steckers vom PC-Motherboard, da dieser die gleiche Kontaktteilung aufweist.
Vor diesem Hintergrund sieht das Anschließen an alle Arduino Uno-Steckverbinder mit mindestens einem Paar abisolierter Drähte mit geeignetem Durchmesser wie Zugänglichkeit und Einfachheit aus :)
Programmierung
Für die Programmierung von micro: bit werden offiziell mehrere Optionen angeboten:
- Microsoft MakeCode grafische Programmierumgebung zusammen mit einem Debugging-Simulator,
- Javascript
- MicroPython
Inoffiziell werden auch viele andere Programmiermethoden unterstützt, darunter C ++, Rust, Espruino, ARM mbed und RTOS Zephyr.
Die Funktionen der Programmierung von micro: bit werden
in dem bereits auf Habré erwähnten Artikel ausführlich beschrieben. Sie können sich nur noch einmal auf die Tatsache konzentrieren, dass Sie zum Programmieren der Karte keine Software installieren müssen, nur einen Internetzugang benötigen und die Karte beim Anschließen über MicroUSB einfach als Wechseldatenträger sichtbar ist. Das Ausfüllen der Firmware erfolgt durch einfaches Kopieren der Hex-Datei.
Zum Programmieren von Arduino-Karten wird am häufigsten die Arduino-IDE verwendet, alternativ Eclipse, Atmel Studio und viele andere. Unter den grafischen Programmiersprachen sind Scratch für Arduino, Ardublock, FLProg, XOD usw. bekannt.
Hardware-Plattform
Einige trockene Zahlen über die technischen Eigenschaften der verglichenen "Drüsen"
Technische hauptsächlichspezifikationen Mikro: Bit
Mikrocontroller: 32-Bit-ARM Cortex-M0 Nordic nRF51822
Frequenz: 16 MHz
Flash: 256 KB
RAM: 16 KB
Eingangsspannung: 1,8–3,6 V
Spannung der Logikeinheit: 3,3 V
Allgemeine E / A-Anschlüsse: 19
Ports mit PWM-Unterstützung: 19 (gleichzeitig - auf 3 Pins)
Ports mit ADC: 6
ADC-Auflösung: 10 Bit
Kommunikationsbusse: I²C und SPI
Technische Daten Arduino Uno
Mikrocontroller: 8-Bit-AVR, ATmega328
Frequenz: 16 MHz
Flash-Speicher 32 KByte, davon 0,5 KByte für den Bootloader
2K SRAM
1 KB EEPROM
Versorgungsspannung 5 V
Eingangsspannung (empfohlen) 7-12 V
Spannung der Logikeinheit: 5 V
Digital I / O: 14 (6 davon unterstützen PWM)
ADC Eingänge: 6
ADC-Auflösung: 10 Bit
Kommunikationsbusse: I²C, SPI
Was ist also das Endergebnis?Um unseren kleinen Vergleich zusammenzufassen, müssen Sie jedoch ein paar wichtigere Dinge berücksichtigen. Jedes „Stück Eisen“, insbesondere wenn es behauptet, zumindest eine Rolle im Bildungsprozess zu spielen, benötigt methodisches und didaktisches Material, eine Gemeinschaft begeisterter Lehrer, die die gesamte „Bewegung“ unterstützen und Neuankömmlingen helfen, geduldig auf ihr endloses „Wie“ zu reagieren. warum-warum-funktioniert nicht. " Ein Anfänger sollte in der Lage sein, kostengünstig ein Stück Hardware zu kaufen, auch hier und jetzt, bis sich seine Begeisterung abgekühlt hat. Und die Bildungseinrichtung sollte in der Lage sein, mehrere Dutzend Tafeln von einem russischen Lieferanten zu beziehen, wobei alle erforderlichen Beschaffungsverfahren einzuhalten sind.
Angesichts all dieser Faktoren ist die große Familie von Arduino-Boards derzeit außer Konkurrenz. Arduino-Boards (natürlich vor allem dank billiger chinesischer Klone und Analoga) sind sowohl im Preis als auch im Einzelhandel und bei Distributoren für Bildungszwecke erhältlich. Es entsteht eine russischsprachige Community von Nutzern und Enthusiasten, die bereit ist, Erfahrungen und Empfehlungen auszutauschen und Fragen von Anfängern zu beantworten. Es gibt eine Vielzahl von Erweiterungskarten und Modulen aller Art, Dutzende von Kits und Designern sowie eine Vielzahl von Bibliotheken für Software, die den Anschluss verschiedener Hardware erleichtern.
Das britische micro: bit in Russland kann sich bislang weder einer entwickelten russischsprachigen Community von Enthusiasten rühmen noch technischen Support für Benutzer in russischer Sprache bieten. Nur wenige Verkäufer importieren bescheidene Lagerbestände. Es gibt praktisch kein methodisches und pädagogisches Material auf Russisch, obwohl sich die Situation in letzter Zeit verbessert hat, zum Beispiel ein Buch auf Russisch „BBC micro bit. Offizielles Benutzerhandbuch. ”
Man muss denken, dass es sich bei Unterrichtsmaterialien um vorübergehende Schwierigkeiten handelt, da bereits eine große Anzahl von englischsprachigen Unterrichtsmaterialien und Projekten angesammelt wurde, die unter Berücksichtigung ihrer Altersinteressen und -fähigkeiten für Schüler der Primar- und Sekundarstufe angepasst wurden. Sie müssen noch angepasst und ins Russische übersetzt werden oder umgekehrt. Sie können sofort Englisch im Lernprozess verwenden und Ihre Sprachkenntnisse während der Experimente mit der Tafel verbessern.
Bei Erweiterungskarten, Modulen für Mikrobits und darauf basierenden Designern haben chinesische Unternehmen in den letzten Jahren eine sehr anständige Menge an Micro-Bit-kompatibler Hardware entwickelt und herausgebracht. Europäische Unternehmen sind nicht weit dahinter, derselbe Kitronik wie oben (oder umgekehrt - sind die Chinesen nicht hinter den Europäern?)
Ich möchte glauben, dass alle Vorteile von micro: bit letztendlich die bestehenden Mängel überwiegen und in unseren Schulen und Kreisen auftreten werden. Im Großen und Ganzen lehrt micro: bit in der Schule nach dem Plan der Projektinitiatoren nicht einmal das Programmieren und vor allem nicht die Elektronik. Es bietet den Schülern die Möglichkeit, den Umgang mit Technologie zur Lösung ihrer praktischen Probleme zu erlernen und nicht nur vorgefertigte Lösungen zu konsumieren. Obwohl ich hoffen möchte, dass einige der Jugendlichen, dank der Bekanntschaft mit micro: bit, weiterhin den Weg der Entwickler wählen, zum Beispiel eingebettete Systeme.
Ich bin überzeugt, ich möchte micro: bit in business ausprobieren
Natürlich ist es besser, es selbst einmal zu versuchen, als hundertmal zu lesen. Die Leser von Habr haben unabhängig von ihrem Alter die Möglichkeit, kostenlos micro: bit boards und Zubehör zu erwerben. Nehmen Sie dazu am Wettbewerb um die Entwicklung intelligenter Geräte mit micro: bit teil.
Der Wettbewerb heißt "YOUR: BIT". Schaffen Sie es bis zum 8. Dezember dieses Jahres, einen Antrag mit einer Beschreibung der Idee des Geräts auf der Grundlage der micro: bit-Karte einzureichen. Und wenn die besten Projekte ermittelt sind, schicken die Organisatoren des Wettbewerbs micro: bit-Karten (und Schaltkarten, um alle Pins des Mikrocontrollers verwenden zu können) für diese glücklichen Projekte für diese glücklichen. Insgesamt umfasst der Preispool 50 Micro-Bit-Boards und die gleiche Anzahl von Switching-Boards. Details und Details finden Sie auf
der Website des Wettbewerbs .
Und zum Schluss noch eine kleine Empfehlung der Organisatoren des Wettbewerbs: Versuchen Sie zunächst, die Nutzung aller "Mikrobits" in Ihren Projekten zu maximieren - die drahtlosen Kommunikationsfähigkeiten des Boards. Beschränken Sie Ihre Ideen nicht auf die Verwendung nur eines Boards.
Danksagung
Für die Unterstützung bei der Vorbereitung des Materials danken wir Ruslan Tikhonov und Andrei Rozhkov.