Microbit 硬件架构介绍

文章来至http://tech.microbit.org/hardware/

Microbit Shop 

 

这篇内容为近期整理介绍，我们尽可能维持正确性，若有发现错误，请参考 GitHub here上的数据为左证参考

概述

• Overview 概述
• Getting Started With the micro:bit Hardware 如何开始使用microbit
• Hardware Description 硬件构造及零件说明
  • nRF51 Application Processor 蓝芽主要IC
  • Bluetooth Wireless Communication 蓝芽通讯描述
  • Low Level Radio Communications  无线通信描述(同样用2.4Ghz ， 但不是用蓝芽通讯协议)
  • Buttons 按键
  • Display 显示屏
  • Accelerometer 重力传感器
  • Magnetometer 磁力传感器
  • Temperature Sensing 温度感测
  • General Purpose Input/Output Pins 数字输入出
  • Power Supply 电力供应
  • Interface 接口IC 说明
  • USB Communications USB 通讯
  • Debugging  除错
  • Mechanical  机构
• Links 相关连结

 

如何开始使用microbit 硬件

Microbit 硬件设计是根据ARM mbed技术所开发的应用IC及相干周边功能所设计出来的! 另外有一颗接口IC 用来处理USB 接口及拖拉式核心软件更新法.这接口IC 并未用来链接任何周边.

两部分关键信息可以一窥Microbit 的内部设计:

• 线路图(schematics), 可以看到主要零件的链接方式及设计.
• 参考设计及相关模块数据(reference design), 这部分的数据可以帮助进一步了解Microbit 的设计及变动性

.

 

硬件相关说明

nRF51 应用处理器IC

 nRF51 应用处理器IC是让使用者作主要程控的处理器，完整的程序包含了用户客制及中介层(runtime) 及蓝芽协议层(Stack)，(译者注:浏览器编译环境会在用户程序写完同时，将这三部分整合完成) 一旦用户将完整程序(HEX 文件)放在USB 闪存根目录上，处理器便会直接执行程序代码。使用者也可对连接在这处理器上的GPIO去做控制. 也可透过 2.4GHz 无线去做相关周边的控制.

项目	说明
Model	Nordic nRF51822-QFAA-R rev 3
Core variant	ARM Cortex-M0 32 bit processor
Flash ROM	256KB
RAM	16KB
Speed	16MHz
Debug	SWD, jlink/OB
More Info	here

 

 

 

 

 

蓝芽通讯

板子上2.4G无线相关设计提供了对手机平板的蓝芽通讯功能

项目	说明
Stack	Bluetooth 4.1 with Bluetooth low energy
Band	2.4GHz ISM (Industrial, Scientific and Medical) 2.4GHz..2.41GHz
Channels	50 2MHz channels, only 40 used (0 to 39), 3 advertising channels (37,38,39)
Sensitivity	-93dBm in Bluetooth low energy mode
Tx Power	-20dBM to 4dBm in 4 dB steps
Role	GAP Peripheral
Congestion avoidance	Adaptive Frequency Hopping
Profiles	1 BBC micro:bit profile
More Info	here

 

 

 

无线通信

板子上2.4G无线相关设计提供另外的无线通信协议（Nordic Gazell），这通讯协议已经在不同的程序语言环境可以直接使用，并且可以在多个microbit 装置中互相传递并且群组化（group code ）.

项目	说明
Protocol	Nordic Gazell
Freq band	2.4GHz
Channel rate	1Mbps or 2Mbps
Encryption	None
Channels	101 (0..100)
Group codes	255
Tx power	Eight user configurable settings from 0(-30dbm) to 7 (+4dbm)
Payload size	32 (standard) 255 (if reconfigured)
More Info	here

 

 

 

按键

Microbit 正面有两个按钮，背面有一个。背面的按键连接至KL26 接口ＩＣ及 nRF51 处理器做系统重制用(reset)

正面的按键A 、 B 是可以由使用者去做程控包括了短压、长压或是A、B同时按，按键A、B 均连接至金手指（edge connector）上的GPIO ，加上电路设计可以做logic 0 或 1值的操作.

项目	说明
Type	2 tactile user buttons, 1 tactile system button
Debounce	(A & B) software debounced, 54ms period
Pullup	(A & B) external 4K7, (System) 10K

 

 

 

显示

在板子上有5x5 数组LEDs.做为显示屏，microbit  是以3x9 数组电路去控制它.并用很高的速度去刷新它。以下暂不翻译但保留（ LED matrix is also used to sense ambient light, by repeatedly switching some of the LED drive pins into inputs and sampling the voltage decay time, which is roughly proportional to ambient light levels.）

项目	说明
Type	minature surface mount red LED
Physical structure	5x5 matrix
Electrical structure	3x9
Intensity control	10 steps
Intensity range	TBC
Sensing	ambient light estimation via software algorithm
Sensing Range	TBC, 10 levels from off to full on
Colour sensitivity	red centric, red is 700nm

 

 

 

重力传感器（加速度传感