Обзор BBC micro:bit

Журнал РАДИОЛОЦМАН, август 2016

Jenny List

hackaday.com

Пришлось долго ждать, но наш новейший одноплатный компьютер, предназначенный для обзора, наконец-то здесь! BBC micro:bit, бесплатно выдаваемый каждому британскому ученику седьмого класса, появился в редакции Hackaday благодаря другу из сферы образования. Это был год фальстартов и задержек проекта, но все же, прямо перед пасхальными каникулами школы стали получать посылки, и теперь ученики должны начинать занятия с ними в любое время, а у вас даже появится возможность купить один BBC micro:bit для себя прежде, чем эта статья выйдет в свет.

Это довольно странный проект – давать одноплатный компьютер на базе ARM слабо разбирающимся в программировании детям в надежде, что они смогут узнать что-либо о том, как работают компьютеры; как бы то ни было, если вы привыкли к другим подобным платам, то можно предположить, что кривая обучения будет достаточно крутой. Но цель заключалась в том, чтобы позиционировать micro:bit как нечто большее, чем игрушка типа отладочных плат, к которым мы уже могли привыкнуть, поэтому чтобы понять, как устройство добилось такого успеха, необходимо некоторое исследование.

Открыв упаковку, мы обнаружили, что набор micro:bit довольно минималистичен. Он состоит из самой платы, короткого провода USB, батарейного отсека с парой батареек AAA и инструкции. Здесь все детского размера; micro:bit представляет собой печатную плату со скругленными краями размером 50 × 40 мм. В верхней части платы расположены квадратная светодиодная матрица 5 × 5 и пара тактильных кнопок, в то время как внизу разместились микросхема процессора в корпусе для поверхностного монтажа и другие компоненты, разъем micro-USB, разъемы питания и кнопка сброса. На нижней стороне платы имеется покрытый иммерсионным золотом многосторонний краевой разъем для линий ввода/вывода. Несколько контактов этого разъема выведены на широкие площадки для подключения зажимов «крокодил», соединенные с металлизированными отверстиями для 4-миллиметровых разъемов типа «банан». Это линии земли и питания 3 В, а также три линии ввода/вывода.

micro:bit, вид сверху.

Если сравнивать с другими одноплатными компьютерами, то очевидно, что BBC micro:bit разрабатывался в расчете на карман 12-летнего ребенка. Это прочная плата толщиной 1.6 мм, лишенная штырей и остроконечных разъемов, и здесь явно позаботились о том, чтобы ее высота была минимально возможной.

Что касается аппаратной части, то BBC micro:bit имеет процессор ARM Cortex M0 компании Nordic Semiconductor, компас, акселерометр, Bluetooth Low Energy (BLE) и USB, а также ранее упомянутые переключатели, светодиоды и линии ввода/вывода общего назначения.

micro:bit, вид снизу.

Чтобы использовать это устройство, вам нужно будет подключить его либо к компьютеру через USB, либо к телефону или планшету через Bluetooth Low Energy. К сожалению, ни одно из наших устройств BLE не поддерживает, поэтому для этого обзора мы воспользуемся классическим подходом.

Все программирование осуществляется посредством выбора соответствующих веб-сред с редактированием кода, онлайн компиляцией и получением конечного бинарного загрузочного файла перед его записью пользователем в micro:bit через файловую систему. Поскольку «под капотом» micro:bit также находится mbed, мы могли бы ожидать, что это устройство будет программироваться с помощью пакета инструментальных средств mbed, однако этот вопрос выходит за рамки нашего обзора.

Все средства разработки доступны на сайте micro:bit, для написания кода на котором не требуется регистрация. После нажатия на кнопку «Create code» вам предложат на выбор четыре варианта: Code Kingdoms JavaScript, Microsoft Block Editor, Microsoft Touch Develop и Python. В брошюре к micro:bit говорится, что вам потребуется персональный компьютер с Windows 7 или более поздней версией, или же Mac с операционной системой не старее OS X 10.6, однако у нас не возникло никаких проблем и с использованием Chromium на компьютере с Linux. Каждое из этих средств имеет свои особенности и аудиторию, так что стоит рассмотреть их все.

Сначала рассмотрим Code Kingdoms JavaScript. Это не то, что можно было бы ожидать от редактора JavaScript, это drag-and-drop визуальная среда программирования, которая создает блоки JavaScript. Слева находятся несколько меню, содержащих доступные блоки кода, в середине имеется область программирования, а справа помещен программный эмулятор micro:bit. Внизу слева расположены кнопки для запуска кода в эмуляторе, сохранения его с другими вашими скриптами или компиляции и загрузки для последующей записи в micro:bit.

Редактор JavaScript Code Kingdoms.

В использовании редактор Code Kingdoms прост и интуитивно понятен; код для простого компаса, который вы можете увидеть на скриншоте, был создан очень быстро и с первой попытки. К сожалению, по крайней мере, в нашем браузере, все работало очень медленно, иногда до такой степени, что пользоваться редактором было практически невозможно. В особенности, если вы хотите удалить блок кода, когда запускается анимация открывающейся мусорной корзины, замедляющая работу браузера до скорости черепахи. Это нехороший знак, когда при загрузке веб-страницы вы слышите, как раскручивается кулер вашего процессора.

Следующим за Code Kingdoms идет редактор Block Editor компании Microsoft. Это такой же drag-and drop визуальный редактор, за исключением того, что здесь нет никакого притворства в использовании более традиционного языка программирования, и он гораздо быстрее и приятнее в работе. Расположение элементов интерфейса в целом примерно такое же, как в редакторе Code Kingdoms, за исключением команд компиляции и запуска, которые находятся в верхней части над окном создания кода.

Редактор Microsoft Block.

На нашем скриншоте вы увидите очень простой регистратор параметров окружающей среды, предназначенный для отображения данных, полученных с различных датчиков micro:bit. И опять же, это был простой и интуитивно понятный программный компонент, рассчитанный на тех, кто использует эту среду в первый раз.

Третий инструмент является еще одним детищем Microsoft – это редактор Touch Develop. От других редакторов он отличается тем, что специально предназначен для использования в средах с сенсорным интерфейсом на планшетах и телефонах, поэтому мы тестировали его на смартфоне с Android.

Хотя Touch Develop, как и два предыдущих редактора, следует той же идее, которая заключается в построении кода посредством выбора блоков из меню, он создает что-то больше похожее на текстовый код и требует, от пользователя ручного ввода, например, параметров функции. Мы обнаружили, что его система помощи немного сложна. Тем не менее, несомненно, если вы знаете его тонкости, это полезный редактор, однако для новичка он будет немного трудноват.

Работу по созданию среды разработки на экране смартфона команда Touch Develop сделала настолько хорошо, насколько это было возможно, и эта среда оказалась очень практичной, однако из-за ограниченного пространства экрана она все еще немного неудобна и тесна. Для владельцев планшетов, возможно, эта проблема будет менее существенной.

Редактор Touch Develop компании Microsoft.

Стоит отметить, что этот редактор может быть сохранен в качестве автономной закладки, позволяющей использовать его без подключения к Интернету. Впрочем, не ясно, как написанный таким образом код может быть скомпилирован.

Последним изученным нами редактором для micro:bit был Python; фактически, micro:bit построен на MicroPython. Этому редактору не хватает программного эмулятора micro:bit, но он гораздо больше похож на программную среду, которой будут пользоваться читатели Hackaday. Главное окно представляет собой простой текстовый редактор, в котором можно печатать код на Python, и меню с готовыми блоками кода здесь нет. Зато есть исчерпывающее введение, руководство и документация на различные Python-библиотеки micro:bit; и как только вы вооружитесь ими, вы сможете сделать шаг вперед и приступать к написанию кода.

Редактор Python для micro:bit.

Если вы любите программировать на Python, то работа в этом редакторе будет для вас очень легкой. Если в вашем коде есть какие-либо ошибки, они отображаются в режиме прокрутки на светодиодной матрице micro:bit, что может быть довольно утомительным. Впрочем, сообщения о сделанных ошибках были информативными и приводили нас прямо к точкам, в которых наш код для работы с компасом становился нерабочим.

Глядя на библиотеки, имеющиеся в этом редакторе, становится ясно, что Python является самым мощным способом управления micro:bit. Помимо простых функций, доступных в других редакторах, здесь есть библиотеки для I²C, SPI, UART, Neopixels и другого оборудования. Сразу видно, что, скорее всего, это именно та среда, с помощью которой на основе micro:bit будут создаваться потрясающие устройства.

После просмотра всех редакторов наш выбор пал на Python как на самую мощную среду разработки для опытных программистов, а также на редактор Microsoft Block как на самую полезную drag-and-drop среду для новичков. Редактор Code Kingdoms неплох, но слишком медленный, а редактор Touch Develop немного неудобный. Стоит отметить, что во всех редакторах имеется возможность сохранения кода на диске компьютера, в результате которого мы получим файл, сжатый архиватором LZMA, с исходным кодом в формате JSON.

micro:bit с батарейным отсеком.

Конечно, хотя некоторые из нас смогут извлечь из этого пользу, все же данная плата предназначена не для читателей Hackaday, а для детей. Если все пойдет по плану, то через десяток лет целое поколение выпускников будет говорить о ней как о машине, которая привела их в мир программирования, но попала ли она в точку? Поскольку детям, о которых идет речь, дают только первые уроки, говорить об этом еще немного рано, но учитель, предоставивший нам micro:bit для обзора сказал, что есть только два небольших нарекания. Из-за отсутствия выключателя питания дети расходуют батарейки с феноменальной скоростью, и поскольку их неудачные программы не включают светодиоды, они думают, что убили устройство, хотя всего лишь не работает программа. Первую проблему могут решить сами дети, научившись правильно отключать батареи, а вторую, возможно, смогут исправить создатели micro:bit, выпустив обновление программного обеспечения. Если это самое плохое, что можно сказать о данной плате, значит она не так уж и плоха.