À propos du
micro: bit board, qui a été développé par la société britannique BBC pour éduquer les écoliers, a déjà été écrit plusieurs fois sur Habré, par exemple, voici un
bon article de synthèse . Mais, presque à chaque fois, la mention de ce forum soulève les mêmes questions avec beaucoup de doute et de scepticisme:
Eh bien, pourquoi ce microbit est-il nécessaire? Il est préférable d'acheter un arduino avec un ensemble de capteurs, et cela coûtera parfois moins cher.
Essayons de comprendre de manière impartiale - quelles sont les forces et les faiblesses de chaque conseil, et y a-t-il un sens à s'y opposer? Et en bonus pour ceux qui liront jusqu'à la fin, nous parlerons d'un concours où vous pouvez obtenir gratuitement un micro: bit board pour mettre en œuvre vos idées et projets, même si vous n'êtes pas un étudiant britannique de 11 ans.
Nous comparerons micro: bit avec le plus populaire parmi les débutants Arduino Uno, sans oublier, cependant, la grande variété de cartes de la famille Arduino.
Ouvrez la boite
Commençons par l'aspect, la taille et les fonctionnalités que les planches fournissent dès la sortie de la boîte. Le micro: bit BBC mesure 43 mm × 52 mm, et visuellement, est presque deux fois plus petit que l'Arduino Uno (69 × 53 mm). On remarque immédiatement que le micro: bit a été conçu pour les poches et les sacs à dos des adolescents :) Il s'agit d'une carte aux bords arrondis, sans connecteurs à broches saillants. Les principaux composants de la carte (processeur, boussole, accéléromètre, antenne, etc.) sont signés par sérigraphie.
Les petites tailles de micro: bit sont idéales pour les projets d'électronique portable, mais n'oubliez pas que la gamme Arduino a également des cartes plus compactes que Uno. Et ici, l'avantage d'un microbit serait nul s'il n'y avait pas les capteurs intégrés et les boutons programmables ainsi qu'une matrice LED déjà installée sur la carte. C'est cette puce microbit qui la rend pratique pour un démarrage rapide.
Dès la sortie de la boîte, juste en branchant l'alimentation, vous pouvez déjà commencer à jouer et à expérimenter avec la carte. La première fois que vous allumez le microbit, vous proposerez de jouer au jeu "Chase The Dot!", Dans lequel vous voulez attraper un point. Dans le jeu, vous n'avez pas besoin d'utiliser les boutons, mais vous devez incliner le micro-battement, comme si vous rouliez une balle sur le plateau lui-même. Cela démontre les capacités de l'accéléromètre intégré à la carte.
Il est clair qu'en comparaison avec la LED clignotante sur la broche 13 d'Arduino, une matrice de 25 LED aux yeux de l'enfant donne un avantage significatif au microbit. Vous pouvez non seulement jouer, mais aussi transformer un microbeat en icône ticker ou en toute animation, ou en bracelet intelligent, ou combiner plusieurs tableaux pour créer un grand écran.
La nutrition
Lorsque vous connectez la carte à l'ordinateur, le microbit est alimenté par le connecteur micro-USB. En général, 3 volts suffisent pour micro: bit, et généralement il est alimenté par deux piles AAA, se connectant à la carte via le connecteur JST. Vous pouvez utiliser la «tablette» à trois volts - CR2032 comme source d'alimentation, mais dans ce cas, vous aurez besoin d'une carte supplémentaire connectée à un microbit, par exemple, Mi: Power de Kitronik. Ceci est un exemple intéressant de la façon dont vous pouvez connecter des cartes supplémentaires à micro: bit via des contacts annulaires à l'aide de vis et d'écrous. Le "sandwich" compact et durable qui en résulte est très pratique pour les projets simples d'électronique portable et portable.
La plupart des cartes Arduino, y compris les cartes compactes, nécessitent une tension stabilisée de 5 V ou une tension d'entrée de l'ordre de 7 à 12 V. Dans les projets scolaires, elles sont souvent alimentées par Krona ou 6 piles AA.
Capteurs et dispositifs d'entrée intégrés
Ils ont déjà mentionné leur présence directement "à bord" de la carte micro: bit, nous allons donc les énumérer: accéléromètre 3 axes, magnétomètre, capteur de température (intégré au microcontrôleur), la possibilité de mesurer le niveau d'éclairage (une partie des LED matricielles est utilisée pour cela), deux boutons programmables .
Arduino Uno n'a pas de capteurs intégrés.
Communications sans fil
Peut-être que la principale caractéristique de micro: bit, qui le distingue des dizaines de cartes similaires, y compris Arduino, est la présence d'un module radio intégré. Le module radio fait partie du microcontrôleur, il remplit deux fonctions:
- communique avec les smartphones et les tablettes basés sur Android et iOS en utilisant la technologie BLE (Bluetooth Low Energy);
- communique avec d'autres cartes micro: bit
Bien sûr, c'est une décision très correcte: permettre aux élèves de connecter le microbeat à leurs jouets préférés - les smartphones. Les applications mobiles peuvent échanger des données avec la carte. Vous pouvez contrôler le robot, surveiller l’état d’humidité du sol dans le pot de votre fleur d’intérieur préférée ou les capteurs de sécurité de votre pièce, en le protégeant des empiétements de votre jeune frère. De plus, à l'aide d'un smartphone ou d'une tablette, vous pouvez programmer la carte en l'absence d'un PC.
La façon la plus simple d'utiliser le module radio est de communiquer avec d'autres cartes microbit. Il est très simple d'envoyer un message à une ou plusieurs cartes, qui apparaîtra immédiatement sur l'écran sous la forme d'une ligne en cours. Dans le même temps, il est possible de créer des groupes dits radio (jusqu'à 256 réseaux radio) afin de ne pas gêner la communication avec les autres propriétaires de cartes situées à proximité. Autrement dit, vous ne pouvez échanger des messages qu'avec des membres de votre groupe radio, bien qu'il puisse y avoir d'autres panneaux à proximité dans la zone de réception du signal radio. C'est très pratique pendant les cours en classe, lorsque les enfants réunis en groupes ne se gêneront pas lors de l'envoi de signaux radio. Dans cet esprit, la possibilité de mettre en œuvre les idées de jeux collaboratifs ou de systèmes de surveillance sans fil pour tout ce qui concerne les projets scolaires est énorme.
Hélas, les fonctionnalités Arduino Uno pour de telles communications sans fil ne sont fournies qu'en connectant des périphériques externes.
Connexion de modules supplémentaires et de cartes d'extension
Vous n'en avez pas assez des odes élogieuses du «morceau de fer» britannique? Eh bien, nous sommes arrivés à la volée dans la pommade. Tout est merveilleusement pensé chez micro: bit, à l'exception de la possibilité de connecter des modules supplémentaires.
Plus précisément, pour la plupart des projets de programmes scolaires, les fonctionnalités de frais disponibles immédiatement suffisent. De plus, il existe une occasion simple de se connecter rapidement aux trois broches du microcontrôleur en raison de la présence de coussinets sur la carte de circuit imprimé à l'aide de crocodiles ou de connecteurs bananes (et deux autres anneaux similaires sont utilisés pour connecter l'alimentation).
Mais dès que vous souhaitez accéder à plus de broches (et ce moment peut arriver rapidement, par exemple, vous décidez d'assembler un chariot de robot pour conduire le long d'une ligne avec deux capteurs et deux moteurs) - ici, vous trouverez un problème appelé connecteur de bord (connecteur de bord )
La connexion à d'autres pads micro: bit (à l'exception des cinq anneaux), sur lesquels les broches restantes du microcontrôleur sont sorties, n'est pas anodine - ces pads sont situés sur le bord de la carte avec un pas de 1,27 mm et nécessitent un connecteur spécial très spécifique.
Les fabricants chinois ont bien sûr déjà établi la production de ces connecteurs et cartes d'extension avec eux, mais pour le moment, il est difficile de les acheter auprès de fournisseurs russes. Il y a un piratage de la vie des développeurs de la carte - en tant que «bâtons et cordes», en l'absence du connecteur d'origine, ils recommandent d'utiliser l'ancien connecteur PCI de la carte mère du PC, car il a le même pas de contact.
Dans ce contexte, la connexion à tous les connecteurs Arduino Uno avec au moins une paire de fils dénudés d'un diamètre approprié ressemble à l'accessibilité et à la simplicité en soi :)
Programmation
Pour la programmation micro: bit, plusieurs options sont officiellement proposées:
- Environnement de programmation graphique Microsoft MakeCode avec un simulateur de débogage,
- Javascript
- MicroPython
Il prend également en charge officieusement de nombreuses autres méthodes de programmation, notamment C ++, Rust, Espruino, ARM mbed et RTOS Zephyr.
Les fonctionnalités de programmation micro: bit sont bien décrites
dans l'article déjà mentionné sur Habré . Vous ne pouvez que vous concentrer à nouveau sur le fait que vous n'avez pas besoin d'installer de logiciel pour programmer la carte, vous n'avez besoin que d'un accès Internet, et lorsque vous connectez la carte via MicroUSB, elle est simplement visible comme un disque amovible. Le remplissage du firmware se fait simplement en copiant le fichier hex.
Pour la programmation des cartes Arduino, l'IDE Arduino est le plus souvent utilisé, et comme alternative, Eclipse, Atmel Studio et bien d'autres. Parmi les langages de programmation graphique, Scratch pour Arduino, Ardublock, FLProg, XOD, etc. sont bien connus.
Plateforme matérielle
Quelques chiffres secs sur les caractéristiques techniques des "glandes" comparées
Spécifications techniques principales micro: bit
Microcontrôleur: 32 bits ARM Cortex-M0 Nordic nRF51822
Fréquence: 16 MHz
Flash: 256 Ko
RAM: 16 Ko
Tension d'entrée: 1,8–3,6 V
Tension de l'unité logique: 3,3 V
Ports d'E / S à usage général: 19
Ports avec prise en charge PWM: 19 (en même temps - sur 3 broches)
Ports avec ADC: 6
Résolution ADC: 10 bits
Bus de communication: I²C et SPI
Spécifications Arduino Uno
Microcontrôleur: AVR 8 bits, ATmega328
Fréquence: 16 MHz
Mémoire flash 32 Ko, dont 0,5 Ko pour le chargeur de démarrage
2K SRAM
1 KB EEPROM
Tension d'alimentation 5 V
Tension d'entrée (recommandée) 7-12 V
Tension de l'unité logique: 5 V
E / S numériques: 14 (6 d'entre elles prennent en charge le PWM)
Entrées ADC: 6
Résolution ADC: 10 bits
Bus de communication: I²C, SPI
Alors, quel est le résultat net?Mais pour résumer notre petite comparaison, vous devez considérer quelques éléments plus importants. Tout «morceau de fer», surtout s'il prétend avoir au moins un certain rôle dans le processus éducatif, a besoin de matériel méthodologique et didactique, d'une communauté d'enseignants enthousiastes qui soutiennent l'ensemble du «mouvement» et aident les nouveaux arrivants, répondant patiemment à leur «comment- pourquoi-pourquoi-ne fonctionne pas. " Un débutant devrait pouvoir acheter un morceau de matériel, à peu de frais, y compris ici et maintenant, jusqu'à ce que son enthousiasme se soit calmé. Et l'organisation éducative devrait pouvoir acheter plusieurs dizaines de planches auprès d'un fournisseur russe, en respectant toutes les procédures d'achat nécessaires.
Compte tenu de tous ces facteurs, la grande famille de cartes Arduino est actuellement hors compétition. Les cartes Arduino (bien sûr, tout d'abord, grâce à des clones et des analogues chinois bon marché) sont disponibles à la fois au prix et au détail et chez les distributeurs éducatifs. Une communauté russophone d'utilisateurs et de passionnés se développe, prête à partager expériences et recommandations, répondre aux questions des débutants. Il existe une grande variété de cartes d'extension et toutes sortes de modules, des dizaines de kits et de concepteurs, un grand nombre de bibliothèques de logiciels qui facilitent le processus de connexion de divers matériels.
Jusqu'à présent, micro: bit britannique en Russie ne peut se targuer ni d'une communauté de passionnés russophones développée, ni d'un support technique pour les utilisateurs en russe. Peu de vendeurs importent un stock modeste. Il n'y a pratiquement pas de matériel méthodologique et pédagogique en russe, bien que la situation se soit récemment améliorée, par exemple un livre en russe «BBC micro bit». Guide de l'utilisateur officiel. "
Il faut penser qu'avec les matériels pédagogiques, il s'agit de difficultés temporaires, car un grand nombre de matériels pédagogiques et de projets en anglais ont déjà été accumulés et adaptés aux écoliers des classes primaires et secondaires, en tenant compte de leurs intérêts et capacités d'âge. Il reste à les adapter et à les traduire en russe, ou vice versa - vous pouvez immédiatement utiliser l'anglais dans le processus d'apprentissage, augmentant ainsi votre connaissance de la langue lors des expériences avec la planche.
En ce qui concerne les cartes d'extension, les modules pour micro-bits et les concepteurs basés sur celle-ci, les entreprises chinoises ont développé et publié une quantité très décente de matériel compatible micro-bit au cours des deux dernières années. Les entreprises européennes ne sont pas à la traîne, le même Kitronik mentionné ci-dessus (ou plutôt l'inverse - les Chinois ne sont-ils pas à la traîne des Européens?)
Je veux croire que tous les avantages du micro: bit l'emporteront finalement sur les lacunes existantes, et il apparaîtra dans nos écoles et nos cercles. Dans l'ensemble, selon le plan des initiateurs du projet, micro: bit à l'école n'enseigne même pas la programmation, et surtout pas l'électronique. Il offre aux étudiants l'occasion d'apprendre à utiliser la technologie pour résoudre leurs problèmes pratiques, et pas seulement d'être des consommateurs de solutions toutes faites. Cependant, j'aimerais espérer que certains adolescents, grâce à la connaissance de micro: bit, choisiront toujours la voie des développeurs, par exemple, les systèmes embarqués.
Convaincu, je veux essayer le micro: bit en entreprise
Bien sûr, il vaut mieux essayer vous-même une fois que de lire cent fois. Les lecteurs de Habr, quel que soit leur âge, ont la possibilité d'obtenir gratuitement des cartes micro: bit et des accessoires. Pour ce faire, participez au concours de création d'appareils intelligents fonctionnant sous micro: bit.
Le concours s'appelle "YOUR: BIT". Jusqu'au 8 décembre de cette année, parvenez à soumettre une candidature avec une description de l'idée de l'appareil basé sur la carte micro: bit. Et lorsque les meilleurs projets seront déterminés, les organisateurs du concours leur enverront des cartes micro: bit (et des cartes de commutation afin de pouvoir utiliser toutes les broches du microcontrôleur) pour ces projets chanceux pour ces chanceux. Au total, le prize pool comprend 50 cartes micro: bit et le même nombre de cartes de commutation. Les détails et les détails sont sur
le site Web du concours .
Et enfin, une petite recommandation des organisateurs du concours - essayez de maximiser l'utilisation de tous les «microbits» dans vos projets, tout d'abord - les capacités sans fil de la carte. Ne limitez pas vos idées à l'utilisation d'un seul tableau.
Remerciements
Pour l'aide à la préparation du matériel, merci à Ruslan Tikhonov et Andrei Rozhkov.