BBC micro：bit程式設計入門：MicroPython快速上手指南

◎帶領你快速認識風靡全球的教育用開發板BBC micro:bit！
◎完整介紹micro:bit內建硬體、顯示器、感測器及可外接硬體
◎馬上開始編寫創意程式，無需任何經驗即可上手！

馬上為你的micro:bit編寫創意程式吧──無需任何經驗即可上手！

micro:bit是一款由英國廣播公司（BBC）推出、專為教導青少年編寫程式而設計的微型電腦開發板。這本簡單易懂、逐步教學的指南能讓你快速上手micro:bit程式編寫，迅速創作出好玩的應用專題。《BBC micro:bit程式設計入門：MicroPython快速上手指南》承襲了西蒙‧孟克先生一貫的明快風格，將帶領你從基本概念開始逐步邁向進階技巧。你將學習到如何使用micro:bit的內建硬體、如何使用LED顯示器、如何從感測器接收輸入、如何裝上外接電子元件以及如何應用無線通訊等技巧。

將你的micro:bit連接電腦，開始編寫程式！
學習如何使用兩種最受歡迎的MycroPython程式編輯器
實際應用micro:bit內建的函式與方法，並編寫你自己的版本
學習在micro:bit的LED矩陣顯示器中顯示文字、圖像和動畫
學習處理來自加速規、電子羅盤和觸控感測器的資料
學習控制連接至邊緣連接器的外部硬體
透過內建無線電模組傳送並接收訊息
使用JavaScript積木式程式編輯器編寫你的程式

西蒙‧孟克 Simon Monk
現居英國普雷斯頓，擁有模控學與電腦科學學士學位以及軟體工程博士學位。他從青少年時期就十分熱衷於電子學，自2012年開始兼事寫作以及和太太經營製造業餘電子套件和電路板的事業

譯者
屠建明
全職譯者，愛丁堡大學文學畢業生，也曾主修電機。對任何科技新知都有濃厚的興趣。

鄭宇晴
《Make》國際中文版執行編輯、《ROBOCON》國際中文版編輯。

劉允中
畢業於國立臺灣大學心理學研究所，喜歡文字與音樂，現兼事科學類文章書籍翻譯。

顏妤安
政大日文系畢。目前擔任《MAKE》國際中文版與《ROBOCON》國際中文版總編輯。

謝明珊
臺灣大學政治系國際關係組碩士。專職翻譯雜誌、電影、電視，並樂在其中

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認識micro:bit
micro:bit（圖1-1） 是一塊沒有外殼的小小電路板，擁有一個由25顆LED組成的矩陣顯示器、兩顆按鈕還有一些感測器。最關鍵的是它的micro-USB插槽，可以連接至電腦，讓電腦同時供給電源並傳送程式。micro:bit也可以連接至電池組，如此不需要電腦供電也可以使用。
micro:bit起初是為了教學目的而設計，不過這個好用的小裝置，如今已經在世界各地電子玩家與Maker之間備受寵愛。
插入啟動！
要使用micro:bit之前，你需要準備USB至micro-USB轉接線才能將電路板插入電腦。在購買micro:bit的同時，你可能已經買了一條。如果沒有也別擔心，這款連接線應該是現今世上最普遍的USB連接線。插進micro:bit的那一端是micro-USB連接器，幾乎適用於任何一款蘋果以外的手機和其他數不清的電子裝置。有時，你會看到一些USB線寫著「僅供充電」（charge only），意思是它們並沒有傳輸資料所需的纜線在內，無法用於micro:bit。因此，如果你在連接micro:bit時發現問題，請試著換成一條有註明「資料傳輸」（data）的連接線。
圖1-2為micro:bit連接至筆記型電腦的情形。這臺筆電剛好是蘋果電腦，不過micro:bit適用於Windows、Linux、Apple、甚至Raspberry Pi作業系統。
將熱騰騰的micro:bit連接至電腦後，顯示器會出現一個小小的動畫，顯示歡迎語「Hello」，然後指向電路板上的兩顆按鈕A與B。請花點時間熟悉你的電路板，接著依照顯示器上的跑馬燈訊息指示操作。
歷史
micro:bit的正式名稱為BBC micro:bit。BBC（British Broadcasting Corporation，英國廣播公司）是英國最大的公共廣播公司，而BBC micro:bit計劃是為了提供易於操作的平臺來教導兒童如何編寫程式，讓他們了解程式不但能創造電腦螢幕中的世界，還能控制身邊的電子裝置。
此計劃於2016年免費發送了約一百萬個micro:bit電路板給所有英國公立學校七年級（約11或12歲）的學生。自此之後，micro:bit計劃的執行工作就從BBC廣播公司移交給了Microbit教育基金會（Microbit Educational Foundation）。
這個非營利組織現今正致力於全球教育社群推廣micro:bit，促進這個輕巧好攜帶的小裝置成為玩家與Maker人手可得的工具。
它可以做什麼？
將micro:bit插進電腦後，它會快速介紹一些主要功能。讓我們更深入地探索這些功能吧。
 LED顯示器：這個顯示器包含25顆排列成5乘5矩陣的LED。我們可以分別控制每顆LED的亮度，能將電腦螢幕上的訊息變成從右跑到左的跑馬燈文字。
 按鈕A與B：你可以編寫程式讓micro:bit做一些特定的事情（如顯示訊息等），而啟動的方式就是按下其中一顆按鈕。
 連接腳位：上面有0、1、2記號的連接端（圖1-1A下方），可以當作觸摸開關，因此你可以直接觸碰來引發程式事件。你也可以用鱷魚夾將這些連接端接到物品上，當你觸碰物品時程式就能感測到。你可以看到圖1-3中， micro:bit和一根香蕉連接在一起！
 加速規：加速規可測量加速度的量，也就是速度變化率。它用一個內建有砝碼的晶片來測量砝碼被施加的力。micro:bit上就有這樣的一塊晶片，能用來偵測其移動的方向（很像Wii的遙控器），或是偵測micro:bit是否在振動或晃動，讓專題充滿無限可能性。
 羅盤：micro:bit還有內建電子羅盤，能偵測控制板面朝向哪個方位，附近有磁鐵時也能感測到。
 無線電：micro:bit也有無線電訊號傳送與接收器，能將訊息傳送到另一塊micro:bit控制板。
micro:bit、Raspberry Pi與Arduino比一比
要時時掌握micro:bit等新型電路板的資訊是個令人望之卻步的工作。你無法總是一眼就看出它們的差別、或是很快地選出最合適你的板子。圖1-4是目前最多人使用的微控制器與單板電腦：micro:bit、Arduino Uno與Raspberry Pi。這些電路板的特色整理如表1-1。
如你在表中所見，micro:bit與Arduino Uno相比其實具備了許多優勢。而Arduino勝出之處則在於可供直接插入的連接器，能直接插入連接線，此外，還可以裝載各種「擴充板」（shield），獲取更多額外功能。
Raspberry Pi 3則是隻截然不同的猛獸，它本身就是臺完整的電腦，你可以直接連接鍵盤、滑鼠和螢幕。不過和大多數電腦不同的是，Raspberry Pi有通用的「腳位」，就像micro:bit和Arduino一樣，可供連接外部電子裝置。
環視家中，應該都能找到許多與micro:bit、Arduino或Raspberry Pi作用類似的裝置。例如，你的電視遙控器中，就有一個微控制器（就像micro:bit或Arduino中也有的「大腦」），上面的腳位可以連接遙控器的按鈕，以及一個紅外線LED，會向電視機裡的接收器傳送一系列脈衝及一個訊息碼。
智慧型手機或媒體娛樂裝置上也有很類似Raspberry Pi核心處理器的裝置。比起micro:bit和Arduino，它們的功能非常強大，有能力生成影像訊號，還能讓可以同時進行多項任務的作業系統運轉。
那什麼是程式編寫呢？
就像我們介紹過的，你購買的許多電子產品中都包含一個微控制器，和micro:bit中的微控制器一樣。微控制器就是一臺迷你電腦，用來監看按鈕、開關等輸入（input），並控制輸出（output）。在汽車收音機、廚房計時器、電視遙控器甚至是打開會播音樂的卡片這種拋棄式的東西，內部也含有微控制器。幾乎每個有按壓開關和某種顯示器的物品，裡面都有微控制器。
如果沒有事先編寫程式，微控制器就無計可施。它只會閒置在原地，等待有人上傳程式告訴它該做什麼事。這意味著你需要編寫一個電腦程式，再將這個程式上傳到微控制器。
看一下你的電視遙控器，上面應該不太可能有USB連接埠，無法透過它編寫程式。這樣的情形，是在製造時以特別的編寫程式硬體設備為裝置編寫程式。一旦程式編寫完成，應該再也不會有別的程式安裝到這個裝置了。這與micro:bit截然不同：micro:bit有內建程式編寫介面，讓你能夠安裝新的程式，要安裝成千上萬次都可以。圖1-5為使用MicroPython在micro:bit上編寫程式的完整過程。
過程中的第一步，就是用電腦的程式編寫軟體以Python程式語言編寫。當你準備好將程式傳送到micro:bit時，軟體會先將程式連同MicroPython本身的文字檔轉存為hex（十六進位（hexadecimal）的簡稱）檔。而後這個檔案就會上傳（upload）或閃存（flash）到micro:bit上，方法很簡單：直接將hex檔從電腦磁碟複製到micro:bit的虛擬USB裝置即可。這是一個巧妙的把戲，micro:bit會偽裝成檔案儲存裝置瞞過電腦。接著micro:bit會將上傳的檔案轉成它可以處理的二進位格式，這個過程稱為編譯（compiling）。完成後，程式將會自動執行。
為何要選擇MicroPython？
為micro:bit編寫程式有許多電腦程式語言可供選擇。兩種最主流、亦是Microbit教育基金會力推的程式語言，就是MicroPython與JavaScript Blocks。JavaScript Blocks使用圖像式介面，將程式碼積木（blocks）卡在一起以編寫程式；而MicroPython則偏向傳統直接編寫的程式語言，完全仰賴輸入的文字內容（text）執行功能。在第12章就會有關於JavaScript Blocks的簡短介紹。
這兩種程式語言各有優劣，不過本書主要會使用MicroPython，它是運行Python的程式環境，由達米安˙喬治（Damien George）專為micro:bit這類低功耗的微控制器設計發明。Python常在教學中使用，因為一般認為它是最容易學習的程式語言之一，也很常在軟體業界使用。

總結
在本章中，我們已經將micro:bit連接到電腦，也對這臺小小裝置的型態與功能有些許認識了。在第2章中，你就要開始編寫程式了。