介紹 Micro:Bit 單片機---- Sam Chan (中無通訊 第95期)

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        過去幾十年單片機發展迅速，由8051到PIC/AVR到BasicSamp, Arduino 及 RPI。每一代單片機的出現，都會簡化程式燒錄過程中所需要新增的硬件裝置，使用家自行設計之程式更容易編寫及除錯。由於單片機本身底板面積不停縮小，但同時功能又不停擴大，所以價格亦同時變得較為大眾化。這近幾年以Micro:Bit最為特出。

硬件輸入/輸出功能
       Micro:Bit電路板的大小為4cm×5cm，擁有1個ARM Cortex-M0處理器。電路板內同時已經安裝了不同的感應器，包括:加速度感測器、和磁力感測器等。電路板正前方由25個 (5*5) LED的顯示器及2個可程式化按鈕組成，可以顯示單色圖案或動畫。顯示器本身同時又可以作為光感零件，對光暗有反應。裝置輸入和輸出包括環孔連接器和邊緣連接器，無需焊椄電子零件,令用家感覺到更加方便容易操作。

圖一   Micro:Bit 單片機功能

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圖二、三 現時Micro:Bit 接線方法

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Radio 傳送功能
      有別於其他單片機，Micro:Bit 已內置無線聯絡功能，能讓不同Micro:Bit之間透過Radio內置語句進行溝通 (例如 1對1 通信、1對多台Micro:Bit通信)。 Radio傳送功能放便用家構思電路設計，讓不同感測器分別方在不同位置、輸入/輸出硬件通過無線連椄，在不同Micro:Bit程式中交換資料及減小需要電線作實際連接通時所產生的問題！


圖四 Radio 無線通信指令

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圖像化編程方法
        micro:bit擁有一個簡單且容易使用的程式編輯介面，讓用家採用滑鼠拖拉積木方塊的方式，在瀏覽器上程式撰寫。程式編輯介面，將程式語法或元件，表示成不同的形狀、大小的積木，然後用積木堆疊的概念來組合出各式各樣的程式邏輯。


圖五 圖像化編程介面

       在Micro:Bit MadeCode 網頁編程除可進行程式編輯，還能提供emulator 功能為程式進行除錯功能。完成除錯後，就能通過USB連接，可透過網頁編程，直接把程式匯入。

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萬變不離其宗 - 運用狀態圖

       編程的其中一個目的就是程式和外間環境產生互動，程式回應的方法可跟據現時記錄狀態的變數和現時的輸入，再決定是否需要作出回應及輸出，又稱 “狀態圖”。
       狀態圖不是什麼新鮮事，早在數字邏輯年代已經出現，運用狀態圖編程，程式在每個位置的走向同輸入關係更為明確，放便除錯。如多於一片單片機運行時 (例如 Micro:Bit 運用內建 Radio 語句) ，通過交換每個程式現時的 “狀態變數”，就能清楚了解現時每個程式運行到什麼位置，方便作出同步功能。


圖六 運用 “狀態機 (state machine)” 理念編程


圖七 “狀態圖”例子 “閘口開關” ，1個輸出 和2個輸入 “入錢” “推閘口” 之間的關係)


總結
       作者作為一個單片機業餘愛好者，由8051年代到近代的 Arduino / RPI 及現時的 Micro:Bit，深深體會到科技發展一日千里！ 現時Micro:Bit 因已內置基本LED的顯示、感測器、按鈕，Arduino 更識合初學者使用。Radio 無線傳送功能，容許不同 Micro:Bit 之間通訊，無需再用電線連接及外購無線傳送模組。在程式設計方面也許會增加難度，但不失為提升編程技巧的一個練習工具！