ไมโครบิต

ไมโครบิต (Micro Bit, BBC Micro Bit หรือเขียนแบบศิลป์ว่า micro:bit) เป็นระบบฝังตัวบน ARM แบบฮาร์ดแวร์โอเพนซอร์สที่ออกแบบโดยบีบีซีเพื่อใช้ในการศึกษาด้านคอมพิวเตอร์ในสหราชอาณาจักร มีการประกาศครั้งแรกในการเปิดตัวแคมเปญ Make It Digital ของบีบีซีเมื่อวันที่ 12 มีนาคม พ.ศ. 2558 โดยมีจุดประสงค์เพื่อส่งมอบอุปกรณ์ 1 ล้านเครื่องให้กับนักเรียนในสหราชอาณาจักร การออกแบบอุปกรณ์และคุณสมบัติขั้นสุดท้ายได้รับการเปิดเผยในวันที่ 6 กรกฎาคม พ.ศ. 2558 ในขณะที่การส่งมอบอุปกรณ์จริงหลังจากล่าช้าไปบ้าง โดยเริ่มในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2559 อุปกรณ์ดังกล่าวมีขนาดครึ่งหนึ่งของบัตรเครดิต และมีหน่วยประมวลผล ARM Cortex-M0, เซ็นเซอร์วัดความเร่งและสนามแม่เหล็ก, การเชื่อมต่อบลูทูธ และ USB, จอแสดงผลที่ประกอบด้วยไฟ LED 25 ดวง, ปุ่มที่ตั้งโปรแกรมได้ 2 ปุ่มและสามารถใช้พลังงานจาก USB หรือชุดแบตเตอรี่ภายนอก [7] อินพุตและเอาต์พุตของอุปกรณ์ผ่านขั้วต่อวงแหวนห้าตัวซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของขั้วต่อขอบ 25 พินที่ใหญ่กว่า
== ฮาร์ดแวร์ ==
บอร์ดในทางกายภาพมีขนาด 43 มม. × 52 มม. และในการผลิตครั้งแรก ประกอบด้วย:
Nordic nRF51822 – นอร์ดิก nRF51822 เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ ARM Cortex-M0 32 บิต 16 MHz หน่วยความจำแฟลช 256 KB แรม 16 KB คงที่ 2.4 GHz บลูทูธเครือข่ายไร้สายพลังงานต่ำ แกน ARM มีความสามารถในการสลับระหว่าง 16 MHz หรือ 32.768 kHz
NXP/Freescale KL26Z – ไมโครคอนโทรลเลอร์หลัก ARM Cortex-M0 + 48 MHz ซึ่งมีคอนโทรลเลอร์ USB 2.0 On-The-Go (OTG) ความเร็วสูงซึ่งใช้เป็นอินเทอร์เฟซการสื่อสารระหว่าง USB และไมโครคอนโทรลเลอร์หลักของนอร์ดิก อุปกรณ์นี้ยังควบคุมแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่าย USB (4.5-5.25 V) ลงไปที่ 3.3 โวลต์เล็กน้อยที่ใช้โดยส่วนที่เหลือของ PCB เมื่อทำงานด้วยแบตเตอรี่จะไม่ใช้ตัวควบคุมนี้
NXP/Freescale MMA8652 – เซ็นเซอร์วัดความเร่ง 3 แกนผ่านบัสI²C
NXP/Freescale MAG3110 – 3-axis magnetometer sensor via I²C-bus (to act as a compass and metal detector).
ขั้วต่อ MicroUSB, ขั้วต่อแบตเตอรี่, ขั้วต่อขอบ 25 พิน
จอแสดงผลประกอบด้วย LED 25 ดวง ในอาร์เรย์ 5 × 5
ปุ่มกดสัมผัสสามปุ่ม (สองปุ่มสำหรับการใช้งาน หนึ่งปุ่มสำหรับการรีเซ็ต)
อินพุต/เอาต์พุต (I/O) ประกอบด้วย คอนเน็กเตอร์วงแหวนสามตัว (บวกหนึ่งสายไฟหนึ่งกราวด์) ซึ่งรับคลิปจระเข้หรือปลั๊กกล้วย 4 มม. รวมทั้งขั้วต่อแบบขอบ 25 พินที่มีเอาต์พุต PWM สองหรือสามตัว, หมุด GPIO หกถึง 17 พิน (ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่า) อินพุตอะนาล็อกหกตัว, I / O อนุกรม, SPI และI²C แตกต่างจากเครื่องต้นแบบในยุคแรกซึ่งมีแบตเตอรี่ในตัวสามารถใช้ชุดแบตเตอรี่ภายนอก (แบตเตอรี่ AAA) เพื่อจ่ายไฟให้อุปกรณ์เป็นผลิตภัณฑ์แบบสแตนด์อโลนหรือแบบสวม ความกังวลด้านสุขภาพและความปลอดภัยรวมถึงค่าใช้จ่ายเป็นเหตุผลในการถอดแบตเตอรี่ปุ่มออกจากการออกแบบในช่วงต้น
เอกสารประกอบการออกแบบฮาร์ดแวร์ที่มีอยู่ประกอบด้วยแผนผังและ BOM ที่แจกจ่ายภายใต้ใบอนุญาต Creative Commons By Attribution เท่านั้น ไม่มีเค้าโครง PCB แต่ว่าอย่างไรก็ตามการออกแบบอ้างอิงที่เข้ากันได้โดย Micro: bit Educational Foundation ได้รับการบันทึกไว้อย่างครบถ้วน
== ซอฟต์แวร์ ==
มีตัวแก้ไขโค้ดอย่างเป็นทางการสองตัวบนเว็บไซต์ micro:bit foundation web site::
Microsoft MakeCode
MicroPython
ประสบการณ์การเขียนโปรแกรม Python บนไมโครบิต จัดทำโดย MicroPython ผู้ใช้สามารถเขียนสคริปต์ Python ในโปรแกรมแก้ไขเว็บไมโครบิตซึ่งรวมเข้ากับเฟิร์มแวร์ MicroPython และอัปโหลดไปยังอุปกรณ์ได้ ผู้ใช้ยังสามารถเข้าถึง MicroPython REPL ที่ทำงานบนอุปกรณ์โดยตรงผ่านการเชื่อมต่อแบบอนุกรม USB ซึ่งช่วยให้พวกเขาโต้ตอบโดยตรงกับอุปกรณ์ต่อพ่วงของไมโครบิต
Micro Bit ถูกสร้างขึ้นโดยใช้ชุดพัฒนา ARM mbed ระบบรันไทม์และอินเทอร์เฟซการเขียนโปรแกรมใช้บริการ mbed cloud compiler เพื่อคอมไพล์โค้ดของผู้ใช้เป็นไฟล์. UF2 จากนั้นโค้ดที่คอมไพล์แล้วจะกะพริบบนอุปกรณ์โดยใช้การเชื่อมต่อ USB หรือบลูทู ธ อุปกรณ์จะปรากฏเป็นไดรฟ์ USB เมื่อเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์และสามารถกะพริบรหัสในการลากและวางไฟล์. UF2
ตัวแก้/เขียนโค้ดสำหรับ BBC micro: bit ได้แก่ :
Mu โปรแกรมแก้ไข Python
Espruino ล่าม JavaScript
EduBlocks โปรแกรมแก้ไขบล็อกสำหรับ MicroPython
ภาษาโปรแกรมอื่น ๆ สำหรับ BBC micro: bit ได้แก่ :
Free Pascal (คำแนะนำ)
Simulink in Matlab (Simulink Coder Support Package for BBC micro:bit Board) การบันทึกสัญญาณการปรับแต่งพารามิเตอร์การพัฒนาโค้ดจากตัวแก้ไขบล็อก Simulink
C++ (programming language) (คำแนะนำ)
Forth (programming language) (คำแนะนำ)
Lisp (programming language) (คำแนะนำ)
Rust (programming language) (คำแนะนำ)
Ada (programming language) (คำแนะนำ)
Swift (programming language) (คำแนะนำ)
BASIC (programming language) (คำแนะนำ)
ระบบปฏิบัติการที่สามารถสร้างขึ้นสำหรับ BBC micro: bit:
Zephyr - ระบบปฏิบัติการ Zephyr ที่มีน้ำหนักเบา มาพร้อมกับไฟล์พารามิเตอร์ที่จำเป็นเพื่อให้สามารถรันบนบอร์ดนี้ได้
== ประวัติศาสตร์ ==
=== การพัฒนา ===
ไมโครบิตได้รับการออกแบบมาเพื่อส่งเสริมให้เด็ก ๆ มีส่วนร่วมในการเขียนซอฟต์แวร์สำหรับคอมพิวเตอร์และสร้างสิ่งใหม่ ๆ แทนที่จะเป็นผู้บริโภคสื่อปรกติ โมโครบิทได้รับการออกแบบมาเพื่อทำงานร่วมกับระบบอื่น ๆ เช่น Raspberry Pi ซึ่งสร้างขึ้นจากมรดกตกทอดของบีบีซีกับบีบีซีไมโครสำหรับการประมวลผลด้านการศึกษา บีบีซีวางแผนที่จะมอบคอมพิวเตอร์ฟรีให้กับนักเรียนเกรด 7 (อายุระหว่าง 11- และ 12 ปี) ในสหราชอาณาจักรทุกคน เริ่มตั้งแต่เดือนตุลาคม พ.ศ. 2558 (ประมาณ 1 ล้านเครื่อง) ก่อนการเปิดตัวเครื่องจำลองนั้น ได้มีการเปิดตัวโปรแกรมเขียนออนไลน์ เพื่อช่วยให้อาจารย์ศึกษาเตรียมความพร้อมก่อนสอน และครูบางคนจะได้รับอุปกรณ์ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2558 อุปกรณ์ดังกล่าวมีแผนจะวางจำหน่ายทั่วไปภายในสิ้นปี พ.ศ. 2558 อย่างไรก็ตามปัญหาที่เกิดขึ้นล่าช้า เปิดตัวถึง 22 มีนาคม พ.ศ. 2559
บีบีซีตัดสินใจลำบากในการเลือกกลุ่มปีการศึกษาที่จะเป็นกลุ่มแรกที่จะได้รับไมโครบิตฟรี และหัวหน้าฝ่ายการเรียนรู้ของบีบีซีกล่าวว่า "เหตุผลที่เราทุ่มทุนสำหรับปีที่เจ็ด [แทนที่จะเป็นปีที่ห้า] มันมีผลกระทบมากกว่า กับกลุ่มอายุนั้น…พวกเขาสนใจที่จะใช้มันนอกห้องเรียนมากกว่า”.
การวางแผนสำหรับโครงการนี้เริ่มขึ้นในปี พ.ศ. 2555 โดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ BBC Computer Literacy และเมื่อถึงเวลาเปิดตัวในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2558 บีบีซีได้ร่วมกับพันธมิตร 29 รายเพื่อช่วยในการผลิตการออกแบบและการจัดจำหน่ายอุปกรณ์ ทางบีบีซีได้กล่าวว่าค่าใช้จ่ายในการพัฒนาส่วนใหญ่เป็นภาระของพันธมิตรในโครงการ
=== พันธมิตร ===
บีบีซีได้ดำเนินการพัฒนาไมโครบิตร่วมกับพันธมิตรจำนวนมาก:
Microsoft – สนับสนุนความเชี่ยวชาญด้านซอฟต์แวร์และปรับแต่งแพลตฟอร์ม TouchDevelop ให้ทำงานกับอุปกรณ์ โฮสต์โครงการและรหัสสำหรับผู้ใช้อุปกรณ์ นอกจากนี้ยังได้พัฒนาสื่อการฝึกอบรมครูสำหรับอุปกรณ์
Lancaster University – พัฒนารันไทม์ของอุปกรณ์
Farnell element14 –ดูแลการผลิตอุปกรณ์
Nordic Semiconductor – ให้ CPU สำหรับอุปกรณ์
NXP Semiconductors – ให้เซ็นเซอร์และคอนโทรลเลอร์ USB
ARM Holdings – จัดหาฮาร์ดแวร์ mbed ชุดพัฒนาและบริการคอมไพเลอร์
Technology Will Save Us – ออกแบบรูปลักษณ์ทางกายภาพของอุปกรณ์
Barclays – รองรับการจัดส่งผลิตภัณฑ์และกิจกรรมการเผยแพร่
Samsung – พัฒนาแอพ Android และช่วยเชื่อมต่ออุปกรณ์กับโทรศัพท์และแท็บเล็ต
The Wellcome Trust –มอบโอกาสในการเรียนรู้ให้กับครูและโรงเรียน
ScienceScope – พัฒนาแอพ iOS และแจกจ่ายอุปกรณ์ไปยังโรงเรียน
Python Software Foundation – ทำงานเพื่อนำ MicroPython มาสู่อุปกรณ์สร้างโปรแกรมแก้ไขโค้ด Python ที่เป็นมิตรกับผู้เริ่มต้นและใช้งานบนเว็บผลิตแหล่งข้อมูลด้านการศึกษาจำนวนมากและจัดเวิร์กช็อปที่นำโดยนักพัฒนาสำหรับครู
Bluetooth SIG – พัฒนาโปรไฟล์ Bluetooth LE ที่กำหนดเอง
Creative Digital Solutions – พัฒนาสื่อการสอนเวิร์กช็อปและกิจกรรมเผยแพร่
Cisco – จัดหาเจ้าหน้าที่และทรัพยากรให้กับ STEMNET เพื่อช่วยในการเปิดตัวระดับประเทศ
Code Club – สร้างชุดทรัพยากรการเข้ารหัสที่มุ่งเป้าไปที่เด็กอายุ 9 ถึง 11 ปีและจัดส่งผ่านชมรมการเขียนโค้ดโดยอาสาสมัคร
STEMNET – จัดหาทูต STEM เพื่อสนับสนุนโรงเรียนและครูและติดต่อประสานงานกับบุคคลภายนอกเช่น Bloodhound SSC และ Cisco.
Kitronik – ผลิตและแจกชุดอุปกรณ์ e-Textile จำนวน 5,500 ชุดสำหรับครู BBC micro: bit to D&T ทั่วสหราชอาณาจักร ออกแบบฮาร์ดแวร์ เช่น บอร์ด Motor Driver เพื่อให้ BBC micro: bit ควบคุมอุปกรณ์ต่าง ๆ เช่นมอเตอร์และเซอร์โว
Tangent Design – สร้างเอกลักษณ์ของตรา BBC micro: bit และพัฒนาเว็บไซต์
อุปกรณ์ต้นแบบและซอฟต์แวร์สแต็กที่สร้างโดย BBC R&D ถูกใช้เพื่อทดสอบข้อเสนอในโรงเรียนและเป็นข้อกำหนดอ้างอิงสำหรับความร่วมมือที่จะสร้างขึ้น
=== มูลนิธิการศึกษาไมโครบิต ===
หลังจากประสบความสำเร็จในการเปิดตัวไมโครบิตทั่วสหราชอาณาจักร บีบีซีได้ส่งมอบอนาคตของ BBC micro: bit และการนำไปใช้ในส่วนอื่น ๆ ของโลกให้แก่มูลนิธิการศึกษาไมโครบิต ที่ก่อตั้งขึ้นใหม่โดยไม่หวังผลกำไร การประกาศดังกล่าวมีขึ้นเมื่อวันที่ 18 ตุลาคม พ.ศ. 2559 แก่กลุ่มนักข่าวและครูกลุ่มเล็ก ๆ ที่ ซาวอยเพลส (Savoy Place) ในกรุงลอนดอน ประเทศอังกฤษ ในการประกาศนั้นมีการเอ่ยทบทวนสิ่งที่พวกเขาได้ทำสำเร็จในปีที่ผ่านมาและแผนการของพวกเขาในอนาคต
การเปลี่ยนผู้จัดหลักจากบีบีซีเป็นมูลนิธิการศึกษาไมโครบิตทำให้เกิดการย้ายเว็บไซต์อย่างเป็นทางการของ micro: bit จาก Micro:bit Educational Foundation มาเป็น Micro:bit Educational Foundation.
บีบีซีได้รับอนุญาตให้ใช้เทคโนโลยีฮาร์ดแวร์เป็นโอเพนซอร์สและอนุญาตให้ผลิตขึ้นทั่วโลกเพื่อใช้ในการศึกษา มูลนิธิดูแลเรื่องนี้
เมื่อวันที่ 2 มกราคม 2018 มีการประกาศว่า กาเร็ธ สต็อกเดล (Gareth Stockdale) จาก BBC Learning ได้รับตำแหน่งเป็นประธานบริหารมูลนิธิการศึกษาไมโครบิต แทน แซ็ก เชลบี (Zach Shelby)
=== การออกแบบอ้างอิงไมโครบิต ===
มูลนิธินี้ยังจัดเตรียมการออกแบบอ้างอิงที่มีเอกสารครบถ้วนของอุปกรณ์ที่แตกต่างจากที่วางตลาด แต่ซอฟต์แวร์เข้ากันได้กับไมโครบิต โดยมีจุดประสงค์เพื่อลดการพัฒนาและผลิตอุปกรณ์และผลิตภัณฑ์ที่ได้จาก micro: bit อย่างอิสระ การออกแบบอ้างอิงเป็นฮาร์ดแวร์โอเพนซอร์ส แต่แตกต่างจากอุปกรณ์ที่วางตลาดที่ใช้ใบอนุญาต CC BY 4.0 ซึ่งแจกจ่ายภายใต้เงื่อนไขของสิทธิ์การใช้งานฮาร์ดแวร์ Solderpad เวอร์ชัน 0.51 เอกสารประกอบการออกแบบที่มีให้สำหรับการออกแบบอ้างอิงมีทั้งแผนผังและโครงร่าง PCB ในรูปแบบชุด EDA หลายรูปแบบ
== การผลิต ==
Premier Farnell คือผู้ที่รับผิดชอบการผลิต BBC micro:bit บริษัทเป็นผู้หาส่วนประกอบในการผลิต และผลิตไมโครบิตในโรงงานของตัวเอง
== อ้างอิง ==
ไมโครคอมพิวเตอร์