作者：余波,邵子扬,等
出版社：电子工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
micro:bit 软件指南试读：
前言
中找到相应下载地址。本书为青少年创客活动和机器人学习提供全面的参考和实践指导。读者包括对micro：bit感兴趣的青少年爱好者、从事STEM教育的工作者，以及数学、艺术领域的跨专业爱好者。
未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。
版权所有，侵权必究。
图书在版编目（CIP）数据
micro：bit软件指南/余波，邵子扬，刘烘良编著.—北京：电子工业出版社，2019.10（青少年人工智能学习丛书）
ISBN 978-7-121-37434-0
Ⅰ.①m… Ⅱ.①余…②邵…③刘… Ⅲ.①可编程序计算器—青少年读物 Ⅳ.①TP323-62
中国版本图书馆CIP数据核字（2019）第207505号
责任编辑：曲昕
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装订：
出版发行：电子工业出版社
北京市海淀区万寿路173信箱 邮编：100036
开本：787×1092 1/16 印张：12.5 字数：208千字
版次：2019年10月第1版
印次：2019年10月第1次印刷
定价：69.00元
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本书咨询联系方式：（010）88254468，quxin@phei.com.cn。Foreword
Coding and computational thinking are foundation skills for the 21st century.Skills that the Micro:bit Education Foundation believes every child should have access to.
The BBC micro:bit began life in the UK back in 2012 and after years of research and product development eventually culminated with 1m BBC micro:bits being distributed to all year 7 children in the UK in 2016.The micro:bit was designed to allow children to get hands on with technology,to unleash their creativity and widen participation.
The BBC micro:bit is a small programmable device.It is easy to program,very versatile,and designed with young learners in mind.In particular its designed to be accessible for people who have never programmed before.
The UK project had huge success with 89%of children who used the micro:bit saying that it showed them that anyone can code and providing a 70%increase in girls saying they would take computing as an option.
The micro:bit has now spread around the world and is available in over 50 countries with national scale projects in Singapore,Denmark,Croatia,Canada to name but a few.
The success of BBC micro:bit is not just down to the innovative hardware device though.It's the micro:bit ecosystem that makes micro:bit such a great tool for educators,children and anyone interested in using tech in inventive and fun ways!Our ecosystem consists of the hardware,peripherals and add ons as well as our great editors.There are also loads of amazing projects,lessons and fun ideas that are freely available online as well as vibrant communities of enthusiasts.
But the most important component of our ecosystem are the people that use it.
So,thank you for picking up this book.We at the Micro:bit Educational Foundation wish you good luck on your micro:bit journey!
Sincerely
The Micro:bit Educational Foundation
前言
在《micro：bit硬件指南》中，我们介绍了micro：bit上各种硬件模块的原理和使用方法。而在《micro：bit软件指南》中，我们将深入介绍MakeCode和Python的编程方法和技巧，让读者可以快速从入门阶段进入提高阶段，更加自由地编程，灵活创意地应用，享受创造带来的乐趣。
本书主要介绍micro：bit的常用开发软件MakeCode的高级功能、移动终端（手机、平板电脑）APP和蓝牙应用、MakeCode扩展的开发、程序开发技巧等内容。
在软件方面，我们将以MakeCode为主要内容，因为MakeCode支持图形化编程，是目前最好的图形开发工具之一，它的模拟运行（仿真）功能直观真实，可以在计算机上完美模拟micro：bit的很多功能，能够节约大量的下载和调试时间。MakeCode软件还在不断改进升级中，新版本和以前版本相比增加了很多实用功能，更加适合教学和DIY（Do it Yourself）。我们可以看到它强大的功能足以满足青少年数字化创意的要求，且在未来的版本中还会给我们带来更多的惊喜，能够兼容的硬件越来越多，势必成为青少年图形化编程中最受欢迎的编程软件之一。
除了图形化编程，MakeCode同样也支持代码编程，它使用了Typescript语言（Typescript是Javascript的超集，为Javascript添加了许多扩展，支持jQuery、MongoDB、Node.js等）。在微软的大力推动下，经过短短几年时间，Typescript作为编程语言在2018年首次进入TIOB编程语言排行榜的前100名，然后又迅速进入前50名。因为学习Typescript需要较多的计算机知识和学习时间，所以本书在代码编程讲解方面还是以Python为主。
Python具有使用简单、学习周期短、功能强大、跨平台等许多优点，因此在网络、科学研究、大数据、机器人、行为分析、人工智能、物联网等许多方面有着广泛应用。特别是很多省市的教育部门已将Python和人工智能纳入中小学生的学科学习内容中，因此学习Python语言的意义就更加突出了。
学习并掌握MakeCode和Python并不是最终目的，它们只是学习和研究过程中的工具。在micro：bit官网上（https：//microbit.org/teach/），我们可以惊喜地发现一个教育生态正蓬勃地发展，可以看到相关的各类课程层出不穷，如基于STEM教育的科学、技术、工程、艺术、数学、音乐、舞蹈、运动、计算机……这是应用数字化创意所带来的教育财富，是全球教育发展的新成果。
熟练掌握这些开发工具，可以更好地将所学知识、能力、经验、方法等应用于micro：bit创意实践，提高青少年综合素养，激发他们对人文的关怀、情感价值的关注，成为现今常规教育的良好补充。
本书由余波、邵子扬、刘烘良编著。本书的游戏功能部分参考了舟山市定海小学吕启刚老师的程序，在此特别向吕启刚老师表示感谢。
本书的案例和相关APP的应用可以在下面网站下载：
https://gitee.com/microbit/Software_guide_reference_program
第1章 micro：bit常用开发软件
micro：bit是全世界应用最广泛和最受青少年欢迎的教育开源硬件之一，因此得到了很多软件公司和开源社区的技术支持，为micro：bit开发了各种编程软件，让micro：bit编程越来越简单并更具有趣味性。正是因为有这些软件与micro：bit相配合，才使得micro：bit有着强大的生命力和活跃的教育生态圈。
下面将介绍广受全世界青少年和教师欢迎的编程软件和开发工具。
1.1 MakeCode
MakeCode是微软推出的通用教育编程平台，软件的目标是适合5岁以上青少年使用。它的使用方法简单、界面友好，即便是没有任何编程基础的使用者，也可以快速掌握基本使用方法。
MakeCode的图形化编程非常方便，使用了Scratch风格的积木模块，通过拖拉组合的方式，就能快速生成程序。各种积木模块按照功能有序地分类排放，简单明了。
除了图形化编程，MakeCode也同时支持代码方式编程，可以实现更加复杂的功能，并且两者可以相互转换，方便对照学习（图1-1和图1-2显示了两种编程界面）。MakeCode特别适合作为青少年编程的入门学习工具。图1-1 MakeCode图形编程界面图1-2 MakeCode代码编程界面
在线编程方式省去了软件的繁杂安装步骤和设置过程，并且支持多种操作系统和应用环境，软件还将入门教材和学习案例融为一体，更加容易激发使用者的学习热情。
MakeCode作为微软设计的通用教育编程平台，除支持micro：bit外，还支持多种开源硬件，如Circuit Playground Express、乐高的EV3、Cue机器人、Seeed的Grove Zero、Chibi Chip等，甚至还支持MineCraft（我的世界）游戏编程。
特别值得一提的是MakeCode还开放了编程的扩展接口，允许其他开发者为MakeCode编写扩展程序，增加更多的功能。
● 网站：
https://makecode.microbit.org/
● MakeCode主站：
https://www.microsoft.com/en-us/makecode1.1.1 MakeCode for micro:bit(Win10)
MakeCode for micro：bit是官方团队为Windows10系统开发的应用程序，它的使用方法和在线版本完全相同，但是可以脱离网络使用。它可以在Microsoft应用商店中直接下载。MakeCode for micro：bit软件如图1-3所示。图1-3 MakeCode for micro：bit软件1.1.2 MakeCode离线版
MakeCode离线版和MakeCode for micro：bit类似，但是可以支持多种操作系统（不限于Win10系统），使用更加灵活。MakeCode离线版能够完全脱离网络使用，在中小学计算机的编程教学中得到广泛应用，它最大的好处是不受网络的限制，提高了教学效率。MakeCode官方离线版软件如图1-4所示。
除官方的离线版外，还有多种不同的MakeCode离线版，其中最有名的是深圳小喵科技公司制作的版本，它除了包含有官方版本的全部功能，还集成了多个常用的扩展，使用更加灵活方便。图1-4 MakeCode官方离线版软件
● 软件网站：
https://makecode.microbit.org/offline
1.2 PythonEditor
PythonEditor是Python官方社区为micro：bit开发的Python在线编程环境，也是BBC micro：bit基金会推荐的两大编程工具之一（另一个是MakeCode）。它用最简单的方式实现了代码编程、固件下载、程序保存和载入、程序分享等功能，是Python入门学习非常优秀的工具（参见图1-5）。
● 软件网站：
https://Python.microbit.org/
除了官方的版本外，网上还有一些PythonEditor的衍生版本，下面是主要的几个版本。图1-5 PythonEditor软件界面1.2.1 MU
MU可以认为是PythonEditor的离线版。它除了包含PythonEditor的基本功能，还支持彩色语法形式、REPL终端、文件管理、程序下载、串口绘图、代码检查等功能，并支持多种操作系统。MU软件界面如图1-6所示。图1-6 MU软件界面
● 软件网站：
https://codewith.mu/1.2.2 PythonEditor中文社区版
PythonEditor中文社区版（参见图1-7和图1-8）是MicroPython中文社区为了方便国内的编程爱好者而制作的，在PythonEditor基础上，增加了图形化编程、图形程序的保存和载入、模拟运行、多语言、webusb等功能，只需要一台可以联网的计算机，无须安装任何软件就可以编程，它是Python初学者最佳的编程工具之一。图1-7 多语言版代码编程图1-8 多语言版图形化编程
● 软件网站：
https://microPython.top1.2.3 mpython
mpython是深圳盛思科教技术团队在BBC官方原版PythonEditor基础上拓展开发的应用软件（参见图1-9和图1-10）。相比原版PythonEditor，增加了下列功能：
● 不依赖网络，可离线安装使用；
● 支持hex、Python、blockly三种代码的读写；
● blockly模式下支持函数功能；
● 可实现简单仿真；
● 可云端存取项目。图1-9 mpython软件界面图1-10 mpython变量、函数、math库的仿真
● 软件网站：
https://www.labplus.cn/software
1.3 Open Roberta
MakeCode是微软开发的教育编程平台，而Open Roberta则是谷歌同德国的IT解决方案公司Fraunhofer IAIS合作的一个开源项目。谷歌希望通过该平台，能为教师和学生学习小型机器人编程技术提供帮助。
Open Roberta的用法和MakeCode类似，同时支持图形化编程和代码编程两种方式，图形化编程也可以无缝转换到代码编程（参见图1-11、图1-12和图1-13）。Open Roberta也带有一个不错的模拟运行功能，可以在下载程序前先模拟运行、测试主要功能、帮助调试。Open Roberta的模拟运行功能比PythonEditor的更强大。图1-11 Open Roberta主程序界面
和MakeCode相似，Open Roberta同样也是一个开放式的编程平台，它支持Calliope（micro：bit德 国 版）、WeDo、EV3、NXT、micro：bit、Bot’n Roll、NAO、BOB3等众多开源硬件和知名厂家的机器人设备，支持Python、Java、C/C++等编程语音，可以为学生、教师创客及机器人活动提供一个非常优秀的学习和编程平台。图1-12 Open Roberta代码编程图1-13 Open Roberta模拟运行
Open Roberta也支持多种语言界面，包括简体中文和繁体中文（中文语言是由MicroPython中文社区提供的）。
因为Open Roberta的服务器在德国，所以目前访问速度不是太快。
● 软件网站：
https://lab.open-roberta.org/
1.4 其他软件
1.4.1 Arduino IDEArduino IDE作为最流行的数字化创客工具之一，除了支持开源的Arduino开发板以外，也支持众多第三方的开源硬件，包括micro：bit。按照下面方法，就可以让Arduino IDE支持micro：bit。
● 首先运行Arduino IDE，打开“文件”菜单下的“首选项”（参见图1-14）。然后在“附加开发板管理器网址”中，添加下面网址（如果已经添加过其他开发板网址，注意要用逗号将不同的网址分隔开）：
https://sandeepmistry.GitHub.io/arduino-nRF5/package_nRF5_boards_index.json图1-14 添加micro：bit网址
● 保存设置后，再打开Arduino IDE软件中“工具”菜单下的“开发板管理器”，自动更新开发板索引。更新后，可以看到多出一个“Nordic Semiconductor nRF5 Boards by Sandeep Mistry”（参见图1-15）。图1-15 更新开发板索引
● 选择“Nordic Semiconductor nRF5 Boards by Sandeep Mistry”，并单击“安装”，就会自动下载所需要的文件并安装软件（参见图1-16）。文件下载时间与网络速度有关，如果软件安装不成功，可以选择网络速度较快的时候再次尝试安装。图1-16 安装相关软件
● 安装完成后，就可以在开发板中看到micro：bit了（参见图1-17）。选择“BBC micro：bit”，就可以像Arduino一样对micro：bit进行编程了。图1-17 选择micro：bit开发板
● 参考网站：
https://learn.adafruit.com/use-micro-bit-with-arduino?view=all1.4.2 Espruino
Espruino是来自英国的一个开源项目，它使用Javascript作为编程语言，可以在多种硬件平台上运行，它同样可以非常好地支持micro：bit，在micro：bit上编写各种有趣的程序。
Espruino支持代码编程和图形化编程两种方式，除了可以通过在线方式使用，如图1-18所示，也可以在谷歌浏览器上安装APP后离线运行。图1-18 Espruino在线编程界面
● 在线网络IDE编程网站：
https://www.espruino.com/ide/1.4.3 EduBlocks
EduBlocks是为了帮助学生快速学习和掌握Python编程语言而设计的，让学生可以通过图形化方式学习Python编程，然后方便地转换到代码方式编程。EduBlocks最早运行在树莓派上，是树莓派上的重要的Python教育软件之一，现在它也可以很好地支持micro：bit。EduBlocks网站如图1-19所示。图1-19 EduBlocks网站
使用EduBlocks，可以让学生先从容易的图形方式编程开始，掌握基本的编程方法。学生有一定编程基础后，可以无缝地将图形化编程转换为代码编程，通过图形化编程和代码编程对比，快速掌握Python语言。
在EduBlocks图形化编程界面单击屏幕右上角的“Blocks”按钮，可以切换到代码编程方式（参见图1-20）。在EduBlocks代码编程界面单击“Python”按钮，就可以切换回图形化编程方式（参见图1-21）。图1-20 EduBlocks图形化编程界面图1-21 EduBlocks代码编程界面
● 软件网站：
https://APP.edublocks.org/1.4.4 Scratch
最新版的Scratch 3.0已经支持micro：bit。Scratch与micro：bit连接的方式是通过WebBluetooth完成的，因此在PC上必须先安装Scratch Link软件。Scratch编辑界面如图1-22所示。它目前支持以下系统和硬件：
· Windows 10+;
· macOS 10.13+;
· Bluetooth 4.0.图1-22 Scratch编程界面
● 网站：
https://scratch.mit.edu/1.4.5 Mbed OS
Mbed OS是ARM公司推出的面向物联网的通用开发环境，支持多种不同芯片和模块。Mbed OS将芯片底层操作用C++封装起来，减少了使用不同厂家开发工具带来的差异，加快了软件开发速度，也方便进行程序移植，在做底层开发时是一个不错的开发工具。
Mbed OS支持网络在线编程和本地开发。使用网络在线编程时，只需要一个可以连接网络的计算机和网络浏览器，无须安装其他开发软件，就可以开发程序。使用者可以通过浏览器编辑、编译。文件被保存在Mbed云端服务器，编译结果可以直接通过浏览器下载到本地后运行。Mbed OS在线编程界面如图1-23所示。图1-23 Mbed OS在线编程界面
Mbed OS对micro：bit的支持非常完善，有专门的HAL（硬件抽象层）、例程和参考资料，只要几分钟就可以写出一个简单的程序。micro：bit的Python固件就是使用Mebd OS开发的。
使用C/C++编程可以充分发挥芯片的功能，使程序有更好的性能，实现一些Python、Javascript难以实现的功能。缺点是开发难度较大，对开发者的要求比较高。
● micro：bit的Mbed OS使用说明：
https://os.mbed.com/platforms/microbit/
● 在线编程：
http://os.mbed.com/compiler
使用Mbed OS在线编程时需要先注册Mbed账号，可以将程序导出到本地使用。
第2章 MakeCode高级编程功能
MakeCode作为微软重点推出的通用教育编程平台，可以编写各种复杂的程序，图形化编程功能也非常容易使用，即使没有任何编程经验的人（包括小学生），也可以在很短时间内掌握基本用法。
MakeCode图形化编程的基本方法本书不做更多介绍，但是这并不意味着MakeCode就真的很简单，功能很少，不能开发复杂的程序。在软件界面中，可以发现除了位于上方的基本功能模块，下面还有高级编程功能模块（参见图2-1）。这里重点介绍MakeCode里高级编程功能模块的使用方法，供进阶读者研究和学习。图2-1 MakeCode的高级编程功能模块
MakeCode的高级编程功能提供了深入使用micro：bit的方法。使用这些高级编程功能，我们可以实现多任务、连接外部传感器、驱动电机和舵机、串口通信、无线和蓝牙控制、游戏、图像、添加扩展等功能，适合各种复杂应用。相比MakeCode的基本编程功能，这些高级编程功能的使用比较复杂和难以掌握，再加上缺少中文参考资料（其实英文资料也非常少），所以学习起来相对比较困难。
本章可以帮助读者学习和掌握MakeCode中高级模块的用法，掌握了这些高级编程功能，不但可以更加得心应手地运用MakeCode，真正将它变为学习和创造的实用工具，用它去编程解决学习和生活中的各种问题，还能进一步了解现代编程的思想和精髓，为今后的编程学习打下坚实的基础，使编程思维更加科学、严谨。
在MakeCode的模块分类中，上半部分是基本功能模块，下半部分属于高级功能模块。高级功能模块由函数、数组、文本、游戏、图像、引脚、串行、控制等组成（参见图2-1）。下面就详细讲解高级功能模块的使用。
2.1 函数
大部分现代编程语言都支持函数功能。在一个程序中，如果经常使用一些相同或类似的功能，就可以将这些相同或类似的功能放在一起，做成函数，以后只要调用这个函数就能执行相同的功能了。
函数在编程中有着非常重要的作用，使用函数可以将程序的功能模块化和标准化，增加代码的重复使用率，提高编程效率，节约程序空间。函数是现代编程中最常用的方法之一，也是现代编程语言的一个重要特性。
MakeCode提供了函数功能，可以创建一个新的函数，然后把相同功能的编程模块放到函数中，这样不但程序显得简洁，也方便使用。
使用函数时，需要先在函数分类下选择“创建一个函数”（参见图2-2），屏幕就会显示一个输入框。修改函数名称（支持中文函数名），选择函数的参数，最后单击“完成”按钮就成功创建了函数，如图2-3所示。图2-2 函数图2-3 创建函数
只需要单击参数对应的按钮，就会自动添加一个相应的函数参数，如图2-4所示。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]