Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Apprenez à connaître le BBC Micro: bit

Il est temps de jeter un coup d'œil sur le micro: bit, qui est un petit appareil impressionnant, et de voir ce qui est emballé sur sa petite surface (4,5 × 5 cm) - la BBC l'a facturé comme deux fois plus petite qu'une carte de crédit. ). Je présente généralement les nouveaux utilisateurs à un appareil comme celui-ci en examinant chaque composant un par un, en se déplaçant dans le sens des aiguilles d'une montre, et cela semble être un choix parfaitement raisonnable à prendre à présent. Je me réfère au côté du micro: bit avec le connecteur d’alimentation USB et au logo micro: bit à l’arrière, et au côté avec la rangée de voyants et les deux boutons-poussoirs à l’avant (figures A et B).

En commençant par le dos

Note de l’éditeur: Ce billet est une adaptation du nouveau Make: book de Wolf Donat., Mise en route avec le micro: bit.

En partant du haut (position 12 heures) à l’arrière, nous avons un micro-port USB standard (et non un mini-port USB). Lorsque vous connectez le micro: bit à votre ordinateur, le port est utilisé à la fois pour alimenter la carte et pour le transfert de données à partir de votre ordinateur. La carte nécessite 3,3V pour fonctionner. L’USB offre environ 5V, aussi un régulateur est-il utilisé pour abaisser la tension d’entrée à un niveau que la carte peut utiliser lorsqu’elle est alimentée par votre ordinateur.

Gardez toutefois à l'esprit que ce port n'est pas nécessaire pour le transfert d'alimentation ou de données. Vous pouvez alimenter le micro: bit avec une batterie et charger des programmes sur la carte (également appelée clignotement de la carte) via Bluetooth et un périphérique compatible Bluetooth tel qu'un smartphone ou un ordinateur portable. Cela peut être pratique si vous installez votre micro: bit dans un endroit inaccessible, tel qu’un boîtier de projet, ou au fond d’une série de composants électroniques et de câbles; vous pouvez flasher le tableau avec un nouveau programme simplement en vous approchant à quelques mètres de lui.

Les leds

Juste à côté du port USB, avant le bouton-poussoir, se trouve une petite LED jaune que vous ne remarquerez probablement pas tant que vous n’aurez pas branché l’unité sur votre ordinateur. Il s’agit d’un voyant d’état, dont le but est simplement de faire savoir à l’utilisateur que le micro: bit fait quelque chose, qu’il charge un programme ou envoie des données.

À côté du port USB et de la DEL d'état se trouve un bouton-poussoir momentané servant de bouton de réinitialisation. Lorsque la carte a un programme à bord et l'exécute, une pression sur ce bouton le réinitialise au début de ce programme, comme si la carte avait été éteinte puis rallumée. Ce bouton n'est pas programmable par l'utilisateur. il est codé en dur en tant que bouton de réinitialisation uniquement. Si vous avez joué avec un Arduino, vous connaissez bien le concept de ce bouton et son utilisation. C’est utile si votre carte gèle, si vous devez redémarrer un programme pour quelque raison que ce soit ou si vous devez simplement réinitialiser la carte à une dernière configuration connue.

Connectivité

À côté du bouton de réinitialisation se trouve un autre port d'alimentation. Ce port a deux broches et vous permet de brancher une source d’alimentation externe si vous n’alimentez pas le périphérique via USB. L'appareil de base est livré avec un bloc-piles contenant deux piles AAA; le connecteur femelle Molex de ce pack se branche aux broches mâles de ce connecteur.

En continuant dans le sens des aiguilles d'une montre, vous verrez un petit circuit intégré noir (CI) éloigné un peu du bord de la carte (Figure C). C'est le contrôleur USB qui permet au processeur de communiquer avec le port USB. C’est une puce ARM Cortex-M0 + qui permet non seulement la communication USB, elle régule également l’alimentation 5V depuis le port USB jusqu’à 3,3V, ce dont le micro: bit doit fonctionner. La partie régulateur de la puce n’est ni nécessaire ni utilisée si vous alimentez votre carte avec des piles.

Figure C. Le microcontrôleur USB

Nous arrivons maintenant au bas de la planche et à son apparence de touche de piano. Chacune de ces vingt-cinq «bandes» métalliques est une broche d’entrée / sortie à usage général (GPIO), à laquelle l’utilisateur peut accéder. Cela peut être difficile si vous n’avez pas de connecteur de bord, mais les broches 0, 1, 2, 3V et GND (sur le devant de la carte) sont facilement accessibles avec une petite pince crocodile ou une fiche banane (Figure D).

Figure D. Connexions simples

Toujours dans le sens des aiguilles d'une montre, le premier des capteurs embarqués, l'accéléromètre, se trouve juste au-dessus des broches de gauche. Ce minuscule CI noir est un accéléromètre à trois axes à part entière Freescale MMA8652 qui communique avec le processeur en utilisant le protocole I2C. Il a une résolution de 12 bits et communique avec des débits allant de 1,56 Hz à 800 Hz - un éventail de possibilités assez large, dépendant de vos besoins et de votre projet. Non, ce n’est pas une unité de mesure inertielle (IMU) professionnelle à neuf axes comme vous le trouverez dans de nombreux pilotes automatiques de drones (par exemple), mais trois axes devraient suffire pour la plupart des projets micro: bits simples. Vous avez toujours la possibilité de mettre à niveau et de connecter un capteur plus puissant via les broches GPIO, si votre projet le requiert.

À côté de l'accéléromètre se trouve l'autre capteur embarqué, le compas / magnétomètre. Semblable à l'accéléromètre, ce circuit intégré est un magnétomètre numérique à trois axes Freescale MAG3110. Il peut être utilisé comme boussole ou comme détecteur de métal et, comme l’accéléromètre, communique avec la CPU via le bus I2C. Il mesure les champs magnétiques avec un débit de sortie pouvant atteindre 80 Hz et présente une sensibilité de 0,1 microteslas.

Le protocole I2C

I2C (ou I carré C ou IIC) représente un circuit inter-intégré. Il s'agit d'un protocole de communication développé par Philips Semiconductor et publié en 1982. Il s'agit d'un protocole multi-maître et multi-esclaves qui permet à plusieurs périphériques de communiquer entre eux. sur des distances généralement courtes. I2C est un bus série souvent utilisé avec des microcontrôleurs, des capteurs (comme ceux de la carte micro: bit) et des petits périphériques intégrés. La plupart des ordinateurs à carte unique, tels que le Raspberry Pi, et de nombreux capteurs, allant des baromètres aux modules GPS, en passant par les magnétomètres, les thermomètres et autres, prennent en charge le protocole I2C en natif. Ce protocole reste l’un des moyens les plus simples et les plus fondamentaux de communiquer avec des périphériques externes et des capteurs à partir d'un processeur central.

Le processeur

Après ces deux capteurs, nous arrivons au cœur et au cerveau de l’ensemble, le processeur (Figure E). Ce petit carré noir est un processeur ARM Cortex M0 32 bits doté de 256 Ko de mémoire flash et de 16 Ko de RAM, fonctionnant à 16 MHz. Il est compatible Bluetooth avec un émetteur-récepteur Bluetooth basse consommation 2,4 GHz intégré.

Figure E. Le processeur ARM

Alors, qu'est-ce que tout cela signifie dans le contexte des capacités et du pouvoir? Tout d’abord, c’est une machine 32 bits, donc elle n’est pas aussi rapide ni aussi puissante que les processeurs 64 bits auxquels nous sommes tous habitués. Cependant, c’est plus que rapide pour une machine aussi petite que celle-ci. Les 256 Ko de mémoire flash font référence à la mémoire qui est conservée lorsqu'il n'y a pas de courant; En d'autres termes, lorsque vous débranchez le micro: bit de votre ordinateur ou de sa batterie, le contenu de la mémoire flash est conservé, un peu comme le disque dur de votre ordinateur de bureau ou portable. C’est là que sont stockés vos fichiers hex et est la raison pour laquelle le programme sera répété à chaque fois que vous allumez l’appareil. Maintenant, 256 Ko peut ne pas sembler être une grande quantité de mémoire (la plupart des fichiers JPEG sont plus gros, par exemple), mais les fichiers hexadécimaux dans lesquels vos programmes sont stockés sont minuscules. Un fichier hexadécimal de 256 Ko serait un programme assez lourd.

Le contenu des 16 Ko de RAM, en revanche, disparaît chaque fois que l'appareil tombe en panne, tout comme la RAM de votre ordinateur. Ce lot de mémoire est l'endroit où le micro: bit effectue des calculs; il déplace les données des registres dans la RAM, fait ce dont il a besoin, puis les retransporte. Parce que 16 Ko ne représente pas beaucoup d’espace, les capacités du micro: bit sont limitées, mais la carte n’a jamais été conçue pour supporter beaucoup de tâches lourdes, en calcul. Au lieu de cela, il est plus logique d'exploiter des calculs et des calculs sur un autre appareil plus puissant, tel qu'un smartphone, et d'utiliser simplement le micro: bit pour collecter et afficher des données. Il est utile de se rappeler que le micro: bit, comme d’autres plates-formes IoT, est nécessairement un périphérique très basse consommation et qu’un processeur embarqué plus puissant consomme une quantité d’énergie insalubre. C’est assez impressionnant de constater que la puce ARM est aussi puissante que par la quantité de puissance qu’elle consomme, tout au plus environ 0,03 watts, soit environ un centième de plus qu’une veilleuse standard.

Antenne Bluetooth basse consommation

Enfin, pour terminer notre parcours à l’arrière de la carte, nous arrivons à l’antenne presque invisible Bluetooth BLE (Bluetooth Low-Energy) située juste au-dessus du processeur. Si vous inclinez le micro: bit juste à la lumière, vous pouvez voir le design en forme d’onde carrée intégré dans le tableau dans le coin supérieur gauche. Cette antenne permet à la carte de communiquer avec tout autre objet compatible Bluetooth situé à moins de 100 mètres, conformément aux spécifications publiées. Le protocole BLE, également appelé protocole Bluetooth Smart, permet un débit de données sur les ondes de 1 à 3 mégabits par seconde, le tout avec moins de 15 milliampères. Cela vous permet non seulement de flasher votre carte à distance avec un ordinateur portable ou un smartphone, mais également d’envoyer les données du capteur de la carte à un autre appareil sans avoir à vous soucier de décharger vos batteries. BLE est censé vous permettre d’utiliser votre appareil pendant des semaines, voire des mois, avec une simple pile bouton.

Quelle est la gamme de BLE?

Bien que les spécifications publiées pour Bluetooth Low-Energy indiquent une portée opérationnelle de 100 mètres, mon éditeur et moi-même avions des doutes sur la portée réelle de ces appareils. J'ai donc décidé de réaliser quelques tests informels. Pour les deux tests, j’ai utilisé une application «Trouvez mon téléphone» qui nécessite l’appariement du micro: bit avec votre téléphone. L'application charge un script sur le tableau vous invitant à appuyer sur le bouton gauche (A). Lorsque vous faites cela, il envoie un signal Bluetooth au téléphone et celui-ci hurle «Yoo-hoo! Me voilà! »Jusqu'à ce que vous appuyiez sur un bouton d'accusé de réception. Lors du premier test, je me suis associé à mon tableau, puis j'ai traversé la maison, en voyant à quelle distance je pouvais m'éloigner avant que le téléphone ne réponde. Les résultats ont été pour le moins décevants: dans une ligne de visée dégagée, le téléphone a perdu le signal à 8 mètres environ. Lorsque j'ai tourné un coin, j'ai immédiatement perdu le signal et le téléphone s'est déconnecté du micro: bit.

Pour le deuxième test, j’ai porté le téléphone et le micro: bit sur un terrain de football local, où je n’aurais pas à faire face aux signaux WiFi locaux, murs, métal et autres interférences possibles, électromagnétiques ou autres. Encore une fois, j'ai couplé mon téléphone avec le micro: bit et suis parti jusqu'à ce que le téléphone ne réponde plus à l'appareil. Les resultats? Aussi décevant qu'à l'intérieur. Le plus éloigné que je pouvais avoir avant que le téléphone ne réponde plus était encore 26 pieds. Quelques variables telles que le téléphone et le micro: le positionnement du bit a semblé affecter les résultats; Tenir le téléphone dans un sens augmentait la portée, tandis que tenir le micro: bit dans un autre sens rendait la communication complètement impossible. Plusieurs tentatives ont abouti à une distance de communication maximale d’environ 8 mètres.

Les spécifications BLE ne s'appliquent probablement qu'aux conditions idéalisées: dans une pièce rembourrée, enfermée dans une cage de Faraday, etc. De plus, la taille et la forme de votre antenne peuvent faire toute la différence et l'antenne du micro: bit est plutôt petite. . J'ai trouvé des informations en ligne sur des personnes obtenant des portées de plus de 200 mètres, mais je n'ai pas pu dupliquer ni confirmer ces résultats. Dans le monde réel, il semble que vous ne pourrez vous fier à la connectivité Bluetooth que si vous êtes dans la même pièce que votre micro: bit. Gardez cela à l’esprit lorsque vous concevez vos futures applications.

Sur le front

Très bien, c’est le fond du tableau, où se trouve toute l’action en coulisse. Jetons un autre coup d’œil à l’avant (Figure F).

Figure F. Un autre regard à l'avant du micro: bit

L’avant du micro: bit est peut-être l’endroit où toute la magie se produit lorsque vous interagissez avec ce dernier, mais il n’ya vraiment pas grand-chose là. Il y a un bouton-poussoir momentané de chaque côté, A et B, chacun programmable par l'utilisateur. Entre eux se trouve une matrice cinq sur cinq de DEL à montage en surface de faible puissance, chacune d'entre elles étant à nouveau programmable par vous. Ceux-ci peuvent être utilisés pour faire défiler du texte, afficher des motifs, afficher des flèches pointant dans des directions particulières et presque tout ce que vous pouvez imaginer avec une grille de vingt-cinq petites lumières.

En bas se trouve la rangée de broches GPIO dont nous avons déjà parlé, mais vous pouvez voir ici les étiquettes des broches les plus utilisées. Le meilleur moyen d'accéder à ces broches consiste à acheter la carte opto-isolée du connecteur de bord et à glisser simplement votre micro: bit dans la fente, face vers le haut, comme illustré à la figure G. Cette carte optionnelle expose une double rangée de broches ceux auxquels vous avez probablement l'habitude d'accéder sur votre carte Raspberry Pi et vous permettent d'utiliser les fils d'en-tête que vous avez probablement déjà dans votre boîte à outils. Sachez toutefois que le nombre de broches est trompeur. les broches sont empilées deux fois, ce qui signifie que chaque paire de broches adjacentes mène à une seule broche GPIO sur le micro: bit. Cependant, vous n'avez pas besoin de vous connecter aux deux broches pour interagir avec cette broche GPIO. L'un ou l'autre suffit.

Figure G. micro: embout inséré dans la carte des connecteurs de bord

C’est donc un tour du petit tableau: micro. C’est un appareil très basique, conçu pour être facile à utiliser et suffisamment puissant pour faire des choses intéressantes. En tant qu’appareil destiné aux expérimentateurs et aux amateurs, il est un peu faible par rapport au Raspberry Pi, mais il occupe également une niche complètement différente de celle du Pi et de ses semblables.

Apprenez-en plus sur ce petit appareil étonnant en vous familiarisant avec le micro: bit, disponible chez tous les libraires de qualité.

Part

Laisser Un Commentaire