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案例01 精彩表演

简介​

在本课程中，我们将引导学生深入探索 MakeCode 图形化编程平台，并学习如何导入 XGO Rider 编程库。学生将掌握通过 micro:bit 与 XGO Rider 进行通信，以及如何编程控制其执行各种表演动作。

教学目标​

  • 熟练掌握 MakeCode 平台，以及如何导入 XGO Rider 库文件。
  • 学会设置 micro:bit 与 XGO Rider 之间的通信串口。
  • 理解串口通信的基本概念。
  • 学习如何编程控制 XGO Rider 执行表演动作。

教学准备​

在开始教学之前，请确保您已经准备好以下必要的物品：

micro:bit V2
XGO-Rider 整机
USB 数据线
个人电脑（PC）

这些材料将为您提供一个完整的体验，确保您可以顺利地进行后续的操作和学习。如果您已准备好以上内容，我们可以继续进入下一步。

XGO Rider 开机后，为保持机身平衡，需要小幅度来回移动，请不要将 XGO Rider 放在桌子边缘或者危险的地方，避免损坏。

教学过程​

课程引入​

许多学生对机器人充满好奇，渴望了解它们的运作和控制方式。本课程将教授如何通过图形化编程平台对 XGO Rider 进行编程控制，使其执行精彩的表演动作。我们的目标是让机器人编程变得简单易懂，只需您跟随本教程的步骤操作即可。

准备好探索机器人编程的世界了吗？让我们开始这段充满乐趣和挑战的学习旅程吧！

探究活动​

  • 如何编写第一个 XGO Rider 控制程序？
  • micro:bit 与 XGO Rider 如何进行通信？
  • XGO Rider 的表演模式中，你们还想加入什么动作？

开始编程​

添加 XGO Rider 软件库​

1. 进入“makecode.microbit.org”，点击新建项目。​

2. 在弹出窗口输入项目名称并点击创建。​

3. 点击代码抽屉中的扩展，在弹出界面的搜索框中输入 XGO Rider 并点击搜索图标，在显示 XGO Rider 软件库后点击。​

示例程序​

参考程序链接：https://makecode.microbit.org/_725V2h8cxd2h

因为 XGO Rider 的表演模式中有前进和后退，请将 XGO Rider 放置在宽敞的平地上运行。

下载程序​

1. 使用 USB 线连接 PC 和 micro:bit V2。​

2. 连接成功后，电脑上会识别出一个名为 MICROBIT 的盘符。​

3. 点击左下角的，选择Connect Device。​

4. 点击。​

5. 点击。​

6. 在弹出窗口选择 BBC micro:bit CMSIS-DAP，然后选择连接，至此，我们的 micro:bit 就已经连接成功。​

7. 点击下载程序。​

团队合作与展示​

  • 学生分成小组，共同完成 XGO Rider 表演模式程序编写。
  • 鼓励学生之间相互合作、交流和分享经验。
  • 每个小组有机会向其他小组展示他们编程完成的 XGO Rider，并演示。

预期效果：

总结与反思​

  • 回顾本课程内容，确认学生已掌握的知识和技能，包括 MakeCode 平台编程方式、导入 XGO Rider 库文件、XGO Rider 与 micro:bit 主板通信串口设置命令、XGO Rider 表演模式命令。
  • 引导学生讨论在制作过程中遇到的问题和困难，以及如何解决这些问题。
  • 思考如何进一步优化编程，使 XGO Rider 的表演更加精彩。

扩展知识​

micro:bit V2 中的串口通信是通过其板载的 ARM Cortex-M0+ 微控制器来实现的，它支持通过 GPIO（通用输入输出）引脚进行串行通信。以下是关于 micro:bit V2 中串口通信的 TX（Transmit，发送）和 RX（Receive，接收）引脚的详细介绍和解释：

TX 引脚​

  • 引脚位置：在 micro:bit V2中，TX 引脚通常是 P1。但是，micro:bit 与 XGO Rider 的串口通信 TX 引脚默认 P14。
  • 功能：TX 引脚用于发送数据。当 micro:bit 需要将数据发送到另一个设备（如计算机、另一个 micro:bit 或其他支持串口通信的设备）时，它会通过 TX 引脚输出数据。
  • 工作原理：在串口通信中，数据以串行形式发送，即逐位发送。发送数据时，TX 引脚会根据串口通信的协议（如 RS-232、TTL 等）产生相应的电信号。

RX 引脚​

  • 引脚位置：在 micro:bit V2 中，RX 引脚通常是 P2。但是，micro:bit 与 XGO Rider 的串口通信 RX 引脚默认 P13。
  • 功能：RX 引脚用于接收数据。当外部设备向 micro:bit 发送数据时，数据会通过 RX 引脚输入到 Micro:bit。
  • 工作原理：接收数据时，RX 引脚会监测外部设备发送的电信号，并将其转换为数字信号，这些信号随后可以被 micro:bit 的微控制器处理。

串口通信的配置和使用​

  1. 初始化串口： 在编程时，通常需要初始化串口，设置波特率（ baud rate，即每秒钟传输的位数），数据位，停止位和校验位等参数。
  2. 发送数据： 通过编程，可以使用 TX 引脚发送字符串或字节。
  3. 接收数据： 同样，可以使用编程接口来读取通过 RX 引脚接收到的数据。

注意事项​

  • 交叉连接：当将 micro:bit 与其他设备通过串口连接时，需要确保 micro:bit 的 TX 引脚连接到另一个设备的 RX 引脚，反之亦然。
  • 电压匹配：micro:bit 的 GPIO 引脚使用的是 3.3V 逻辑电平，因此，如果连接到其他设备，需要确保电压兼容，以避免损坏micro:bit。
  • 电源管理：在使用串口通信时，如果 micro:bit 由外部电源供电，需要确保电源电压和电流在安全范围内。

串口通信是电子设备间通信的一种非常常见的方式，micro:bit V2 通过其 TX 和 RX 引脚提供了这种能力，使得它能够与其他设备进行简单的数据交换，非常适合教育、原型设计和各种电子项目。