0. 概览

概览
开始使用 micro:bit 硬件
硬件描述
- nRF51 程序处理器
- 蓝牙无线通信
- 低级无线电通信
- 按钮
- 显示
- 加速计
- 磁力计
- 温度传感器
- 通用输入/输出引脚
- 电源
- 接口
- USB 通信
- 调试
- 机械
链接

1. 开始使用 micro:bit 硬件

micro:bit 硬件基于 ARM-mbed 平台。它有一个应用程序处理器与大量的板载外围设备。一些非板载外围设备连接到这个芯片。有一个接口处理器连接到应用程序处理器，它管理着通过 USB 的通信，并支持拖放代码刷新的过程。接口处理器不连接到任何的 micro:bit 外围设备。

帮助了解 micro:bit 内部的两个关键信息是：

原理图详细地展示了组件数据和设备的连接。
参考设计是兼容的 micro:bit 的完整模块设计，旨在成为任何有兴趣了解 micro：bit 或设计自己的变体设备的人的起点。

2. 硬件描述

nRF51 程序处理器（nRF51 Application Processor）

nRF51 程序处理器是用户程序运行的地方。一个完整的应用程序，包括用户代码，运行时代码和蓝牙栈被加载并直接从片上闪存运行。所有用户可访问的 GPIO 引脚都由该处理器提供。有一个板载 2.4GHz 无线电引擎，用于通过片外天线提供蓝牙功能。

项目	细节
模组	Nordic nRF51822-QFAA-R rev 3</td>
核心变体	ARM Cortex-M0 32 bit processor</td>
闪存	256KB
内存	16KB
速度	16MHz
调试	SWD, jlink/OB
更多信息	这里

蓝牙无线通信（Bluetooth Wireless Communication）

板载 2.4GHz 收发器支持通过 Nordic S110 SoftDevice 进行蓝牙通信，该器件提供完全合格的蓝牙低功耗堆栈。这允许 micro:bit 与各种各样的蓝牙设备通信，包括智能手机和平板电脑。

项目	细节
栈	具有蓝牙低功耗的蓝牙 4.1
频带	2.4GHz ISM (工业，科学和医疗) 2.4GHz 到 2.41GHz
信道	50 个 2MHz 频道，只有 40 个使用（0 到 39），3 个广告频道（37,38,39）
灵敏度	蓝牙低功耗模式下 -93dBm
发射功率	-20dBM 到 4dBm，步长为 4dB
Role	GAP Peripheral
拥塞机制	自适应跳频
详细档案	BBC micro:bit profile
更多信息	这里

低级无线电通信（Low Level Radio Communications）

板载 2.4GHz 收发器支持许多其他无线电通信标准，包括专有的 Nordic Gazell 协议。这个协议提供了一个非常简单的小包广播无线接口之间的其他设备，支持这个专有协议，如其他 micro:bit 设备。在 micro:bit 上以多种编程语言出现的'无线电'接口建立在这个 Gazell 协议之上。另外，micro:bit 运行时软件为每个数据有效负载添加一个“组代码”，允许进行简单的用户管理设备寻址和过滤。

项目	细节
协议	Nordic Gazell
频带	2.4GHz
信道速率	1Mbps 或 2Mbps
加密	无
信道	101 个(0 到 100)
组码	255
发射功率	从 0（-30dbm）到 7（+4dbm）的八个用户可配置设置
有效载荷大小	32（标准）255（如果重新配置）
更多信息	这里</td>

按钮（Buttons）

micro:bit 前面的两个按钮，以及后面的一个按钮，都是一触即发的按钮。后面的按钮连接到 KL26 接口处理器和 nRF51 程序处理器，用于系统重置。这意味着应用程序将重置，无论是从USB还是从电池供电。

前面的按钮 A 和 B 可以在用户应用程序中进行用于任何目的的编程。A 和 B 被标准运行时的软件消除按键抖动，软件中还包括短按，长按和“A + B”按下检测。按钮以典型的反向电模式工作，上拉电阻在按钮释放时确保逻辑“1”，按下按钮时为逻辑“0”。A 和 B 按钮都连接到 GPIO 引脚，也可以通过边缘连接器访问。

项目	细节
类型	2 个触觉用户按钮，1 个触觉系统按钮
防抖动	（A＆B）软件除抖，间隔 54ms
拉力	（A ＆ B）4K7，（后置按钮）10Kd

显示（Display）

显示器是一个 5 x 5 的 LED 阵列。它连接到 micro:bit 作为 3 x 9 矩阵。运行时软件高速重复刷新这个矩阵，使得它在用户视野中持续，并且不会感到闪烁。该 LED 矩阵还用于感测环境光，通过反复将一些 LED 驱动引脚切换为输入并采样与环境光水平大致成比例的电压衰减时间。

项目	细节
类型	微型表面安装红色 LED
物理结构	5 x 5 矩阵
电气结构	3 x 9
亮度控制	10 steps
亮度范围	TBC
感应	通过软件算法估算环境光
感应范围	10 个级别从关到全开
色彩敏感度	红色为中心，红色为700nm

加速度计（Accelerometer）

加速计是一个独立的芯片，提供 3 轴感应。它还包括硬件中的一些板载手势检测（诸如跌落检测）以及通过软件算法的附加手势感测（例如，logo-up, logo-down, shake）。它通过 I2C 总线连接到程序处理器。

项目	细节
模组	Freescale MMA8653FC
手势	3 轴, 2/4/8g 范围
解析度	10 位（0 到 1023）
最大输出数据速率	800Hz
板载手势	‘自由落体’
其他手势	其他手势由运行时的软件算法实现

磁力计（Magnetometer）

磁力计是提供磁场强度感测的独立芯片。标准运行时的软件算法使用板载加速度计将这些读数转换为独立于板子方向的罗盘读数。使用前必须校准罗盘，校准过程由运行运行时软件自动启动。该器件通过 I2C 总线连接到程序处理器。

项目	细节
模组	Freescale MAG3110
最大更新率	80Hz
最大量程	1000uT
灵敏度	0.10uT

温度传感器（Temperature Sensing）

nRF51 程序处理器具有板载核心温度传感器。这是通过标准的运行时软件暴露出来的，并提供了环境温度的估计值。

项目	细节
类型	在核心 nRF51 中
感应范围	-25C 到 75C
解析度	0.25C steps
准确性	+/-4C (未校准)
更多信息	这里

通用输入/输出引脚（General Purpose Input/Output Pins）

边缘连接器（edge connector）带出程序处理器的许多 GPIO 电路。其中一些电路与 micro:bit 的其他功能共享，但是如果某些软件功能被关闭的话，这些额外电路中的许多电路可以重新分配使用。注：nRF51 数据手册中指出，GPIO 引脚可能处于标准驱动（0.5mA）和高驱动（5mA）模式，在任何时候，高驱动模式下最多有3个引脚。

项目	细节
引脚	3 个大的 IO 引脚以及两个电源引脚，兼容 4mm 插头和鳄鱼夹
GPIO功能	19 个可分配的 GPIO 引脚
	2 个被分配给板载 I2C 接口
	6 个被用于显示或光感应功能
	2 个被用于板载按钮检测
	1 个被保留为可访问性接口
	19 个可以被分配为数字输入或数字输出
	19 个可以分配多达3个同时PWM通道
	19 个可以分配1个串行发送和1个串行接收通道
	6 个可以被分配为模拟输入引脚
	3 个可以分配给一个可选的SPI通信接口
	最多可以分配 3 个触摸感应输入
ADC 解析度	10 位（0 到 1023）
边缘连接器	边缘连接器数据表
跨距	1.27mm, 80 way 双面
焊盘	5 个 4mm 的圆环
更多信息	这里

电源（Power Supply）

可以通过 USB 连接，通过接口芯片（其具有板载稳压器）或者通过插入顶部连接器的电池来提供微型电源。也可以（小心地）从底部的3V焊盘给微电源供电。底部的 3V 焊盘可用于提供少量的电源。

项目	细节
工作范围	1.8V 到 3.6V
USB电流	120mA max
板载外设需求	30mA
电池连接器	JST X2B-PH-SM4-TB
电池电流	TBC
通过边缘连接器提供的最大电流	90mA
更多信息	这里

接口（Interface）

接口芯片处理 USB 连接，用于将新代码刷新到 micro:bit，并将串行数据发送和接收到主计算机。

项目	细节
模组	Freescale MKL26Z128VFM4
核心变体	ARM Cortex-M0+
闪存	128KB
内存	16KB
速度	16MHz
调试功能	SWD
更多信息	这里

USB 通信（USB Communications）

micro:bit 具有一个 USB 通信栈，内置在接口芯片的固件中。该堆栈提供了将文件拖放到 MICROBIT 驱动器以将代码加载到应用程序处理器的能力。它还允许串行数据通过USB 传输到 micro:bit 应用程序处理器，并通过 USB 传输到外部主机，并支持用于应用程序主机调试的 CMSIS-DAP 协议。

项目	细节
连接器	微型 USB, MOLEX_47346-0001
USB版本	1.1 Full Speed device
速度	12Mbit/sec
USB支持	Mass Storage Class (MSC)
	Communications Device Class (CDC)
更多信息	这里