1. Загальний опис
micro:bit — це одноплатний комп’ютер (Single Board Computer, SBC), який містить прикладний процесор з багатьма вбудованими периферійними пристроями. Інтерфейсний процесор підключений до прикладного процесора і керує комунікацією через USB, включаючи процес перетягування файлів і завантаження коду. Інтерфейсний процесор підключено до основного через внутрішню I2C-шину.
2. Апаратне забезпечення
Прикладний процесор nRF52
Прикладний процесор nRF52 відповідає за виконання всіх програм користувача. Одна програма містить ваш код, середовище виконання та стек Bluetooth, і виконується безпосередньо з flash-пам'яті. Усі доступні GPIO виходи забезпечує саме цей процесор. На платі є вбудований 2.4 GHz радіомодуль для Bluetooth та власного протоколу радіозв'язку.
| Модель | Nordic nRF52833 |
|---|---|
| Ядро | 32-бітний Arm Cortex-M4 з FPU |
| Flash-пам'ять (ROM) | 512 KB |
| Оперативна пам'ять (RAM) | 128 KB |
| Тактова частота | 64 MHz |
| Налагодження | SWD, J-Link/OB |
Бездротовий зв’язок Bluetooth
Вбудований 2.4 GHz трансивер підтримує зв'язок Bluetooth через Nordic S140 SoftDevice, який забезпечує повноцінний Bluetooth Low Energy стек. Це дозволяє micro:bit обмінюватися даними з різними пристроями, включно зі смартфонами і планшетами.
| Стек | Nordic S140 SoftDevice, Bluetooth 5.1 (BLE) |
|---|---|
| Діапазон | 2.4 GHz ISM (2.4–2.41 GHz) |
| Канали | 40 (0–39), з них 3 рекламні |
| Чутливість приймача | -93 dBm |
| Потужність передавача | -40…+4 dBm |
| Ролі | GAP Peripheral / GAP Central |
| Адаптивне уникнення завад | Adaptive Frequency Hopping |
| Профілі | BBC micro:bit profile |
Низькорівневий радіозв’язок (micro:bit Radio)
Вбудований трансивер 2.4 GHz також підтримує інші протоколи радіозв’язку, серед яких micro:bit Radio. Це простий широкомовний інтерфейс передачі невеликих пакетів між пристроями micro:bit. Код групи може набувати 255 різних значень (0…255, що дозволяє користувачам організовувати адресацію та фільтрацію пристроїв.
| Протокол | Micro:bit Radio |
|---|---|
| Діапазон | 2.4 GHz ISM |
| Канали | 80 (0–79) |
| Швидкість | 1 або 2 Mbps |
| Шифрування | Відсутнє |
| Код групи | 255 |
| Потужність передавача | 8 рівнів (0: -30 dBm … 7: +4 dBm) |
| Розмір пакету | 32 байти (стандартно), до 255 байт (за налаштуванням) |
Кнопки
Дві кнопки на передній панелі (A і B) та одна системна кнопка на звороті плати. Кнопка на звороті підключена до обох процесорів для виконання системного скидання. Кнопки A і B можна програмувати для будь-яких цілей. Всі вони програмно захищені від дребезгу (54 мс) та підтримують розпізнавання короткого, довгого та одночасного натискання A+B.
| Тип | 2 тактильні кнопки користувача (A, B), 1 тактильна системна |
|---|---|
| Придушення дребезгу | Програмне, 54 мс |
| Підтягуючі резистори | A & B: 4.7 кОм; Системна: 10 кОм |
Дисплей
Дисплей micro:bit — це матриця з 25 (5×5) червоних світлодіодів типу SMT. Керування яскравістю здійснюється програмно, підтримується 255 рівнів. Матриця швидко оновлюється, що забезпечує відсутність мерехтіння, і використовується для оцінки рівня освітленості шляхом вимірювання часу розряду контактів.
| Тип | 5×5 SMT-червоні світлодіоди |
|---|---|
| Керування яскравістю | Програмне, 255 рівнів |
| Колірна чутливість | Червоний, 700 нм |
Датчик руху (акселерометр/магнітометр)
micro:bit має комбінований акселерометр і магнітометр, що забезпечують тривимірне визначення прискорення та вимірювання магнітного поля. Аппаратна підтримка розпізнає “вільне падіння”, інші жести визначаються програмно. Можливі різні діапазони вимірювання (2/4/8/16g).
- Модель: ST LSM303AGR або NXP FXOS8700CQ
- 3-осьовий акселерометр (2/4/8/16g)
- 3-осьовий магнітометр
- Детекція “вільного падіння” — апаратна, інші жести — програмно
Датчик температури
Вбудований у ядро nRF52 датчик температури дозволяє оцінити температуру довкілля з точністю до 0.25°C. Значення видаються через стандартне програмне забезпечення.
| Тип | Вбудований у ядро nRF52 (on-core) |
|---|---|
| Діапазон | -40°C … +105°C |
| Роздільна здатність | 0.25°C крок |
| Точність | ±5°C (без калібрування) |
Динамік та мікрофон
На платі розташований друкований магнітний динамік для виводу звуку (дзвінки, ефекти тощо) і MEMS-мікрофон з індикатором живлення, який дозволяє зчитувати рівень шуму чи голосу з оточення.
- Динамік: магнітний, SPL 80 dB @ 5V, 10 см, резонанс 2700 Гц
- Мікрофон: MEMS Knowles SPU0410LR5H-QB-7, чутливість -38dB ±3dB, SNR 63dB, частотний діапазон 100 Гц – 80 кГц, AOP 118 dB SPL
- Мікрофон має LED-індикатор живлення
Крайовий роз’єм (GPIO)
Крайовий роз’єм micro:bit виводить багато з ліній GPIO основного процесора. Частина з них може використовуватись для інших функцій плати (дисплей, кнопки, I2C тощо), але більшість можна перепризначити для задач користувача: цифра, аналог, PWM, серіал, SPI, touch.
| Кільця | 3 великі IO-кільця, 2 кільця живлення (сумісні з 4 мм штекерами) |
|---|---|
| Програмовані GPIO | 19, з них 6 — аналогові входи |
| Роздільна здатність ADC | 10 біт (0–1023) |
| Макс. каналів PWM | 3 одночасно |
| Крок контактів | 1.27 мм, 80 контактів, двосторонній |
Живлення
Живлення може подаватися через USB (5V), батарейний роз’єм JST (3V) або через крайові кільця (3V/GND). 3V та GND кільця також можуть використовуватися для живлення зовнішніх пристроїв. На платі встановлений LDO-стабілізатор до 300 mA з термозахистом.
| Джерела живлення | USB (5V), роз’єм JST (3V), або крайові кільця (3V/GND) |
|---|---|
| Діапазон напруги | 1.8 V … 3.6 V |
| Споживання (USB+батарея) | До 90 mA (з периферією) / 300 mA max |
| Макс. струм через крайовий роз’єм | До 190 mA |
3. Інтерфейс
Інтерфейсний чип (MKL27) відповідає за підключення до USB, запис нового коду на micro:bit через drag-and-drop, а також серійний обмін даними з комп’ютером. Підтримується протокол CMSIS-DAP для налагодження.
| Модель | NXP MKL27Z256VFM4 |
|---|---|
| Ядро | Arm Cortex-M0+ |
| Flash ROM | 256 KB (128 KB резерв для даних) |
| RAM | 16 KB |
| Швидкість | 48 MHz |
USB-комунікації
На платі реалізовано стек USB 2.0 Full Speed (12 Mbit/s). Підтримується клас масового зберігання (Mass Storage Class, MSC) для зручного завантаження коду, а також серійний обмін даними і протокол CMSIS-DAP для налагодження.
Налагодження
Інтерфейсний процесор може використовуватися з інструментами хост-комп’ютера для налагодження коду, який виконується на основному процесорі. Можливо також перепрошивати або відновлювати bootloader через SWD-інтерфейс.
Механічні характеристики
Для micro:bit доступні 2D та 3D CAD-моделі з усіма основними розмірами. Вони використовуються як для створення ілюстрацій та маркетингових зображень, так і для точного проєктування кріплень і корпусів, наприклад для 3D-друку.
| Розміри | 51.60 мм (ш) × 42.00 мм (в) × 11.65 мм (г), глибина кнопки 4.55 мм, глибина динаміка 3.00 мм, висота роз'єму JST 5.50 мм |
|---|---|
| Вага | уточнюється |