BPI-Bit-S2 STEAM 教育开发板
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介绍
BPI-Bit-S2 开发板 是 BPI-Bit 的后继型号，继承了大部分硬件功能。
IO与micro:bit兼容，可以使用大部分micro:bit的周边配件。
支持 Webduino, Arduino, MicroPython & CircuitPython 编程环境 ，适合应用于STEAM教育领域。
关键特性
- ESP32-S2
- 25颗全彩LED灯
- 1个温度传感器
- 1个蜂鸣器
- 2个光敏传感器
- 正面两个背面一个可编程按键
- Type-C USB接口
- 外形尺寸 5x5cm
- 金手指IO定义与micro:bit完全兼容
功能对比
| micro:bit 与 BPI-Bit-S2 | ||
|---|---|---|
| 型号 | micro:bit V2.2X | BPI-Bit-S2 |
| MCU主控芯片 | Nordic nRF52833 | Espressif ESP32-S2 |
| 核心频率 | 64MHz | 240MHz |
| RAM | 128KB | 320 KB |
| FlASH ROM | 512KB | 4096 KB |
| PSRAM | 无 | 2048 KB |
| 无线功能 | Bluetooth，microbit-radio | WIFI, IEEE 802.11 b/g/n, 2.4Ghz |
| LED | 25颗 红色灯珠 | 25颗 WS2812-3535 彩色灯珠 |
| 按键 | 2个可编程按键，1个RST按键 | 2个可编程按键，1个BOOT按键，1个RST按键 |
| 蜂鸣器 | 有 | 有 |
| 麦克风 | 有 | 无 |
| USB插座 | Micro USB | Type-C USB |
| USB转TTL | nRF52833-QDAA or nRF52820-QDAA | MCU芯片内置 |
| 电池插座 | 有 | 无 |
| IO | 19 pins金手指IO，鳄鱼夹卡口，支持触摸感应 | 19 pins金手指IO(兼容micro:bit)，鳄鱼夹卡口，支持触摸感应 |
| 运动传感器 | 有 | 无 |
| 光敏传感器 | 无 | 2个 |
| 温度传感器 | 1个芯片温度传感器 | 1个板载温度传感器 |
硬件
| BPI-Bit-S2 规格表 | |
|---|---|
| MCU主控芯片 | ESP32-S2FN4R2，Xtensa® 32 位 LX7 单核处理器 |
| 主频 | 240MHz MAX |
| 工作温度 | -40℃~+85℃ |
| ROM | 128 KB |
| SRAM | 320 KB |
| FLASH ROM | 4 MB |
| PSRAM | 2 MB |
| WIFI | IEEE 802.11 b/g/n ，2.4Ghz 频段 |
| GPIO | 已引出19个可用GPIO引脚 |
| 可用外设功能 | ADC,TOUCH,PWM,SPI,I2C,I2S,Pulse counter, RMT,TWAI® Controller,SD/MMC,LCD_CAMERA |
| 外部晶振 | 40Mhz |
| 蜂鸣器 | 1个板载蜂鸣器 |
| LED 灯 | 25颗串联全彩led灯，单线GPIO控制；1颗单色LED灯，GPIO0控制 |
| 光敏传感器 | 2个独立光敏传感器 |
| 温度传感器 | 1个独立温度传感器 |
| IO | 19pins 金手指IO(兼容micro:bit配件)，背部 19 pin 触点 |
| 按键 | 2个可编程按键，1个BOOT按键，1个RST按键 |
| USB | USB Type-C接口，全速 USB OTG,USB-ACM |
| 工作电压 | 3.3V |
| 电源 | USB Type-C输入5V供电，或金手指IO输入3.3V供电 |
| 尺寸 | 5 * 5 cm |
板载外设
| 外设GPIO分配及信号类型 | ||
|---|---|---|
| 光敏传感器(L) | GPIO 12 | Analog Input |
| 光敏传感器(R) | GPIO 13 | Analog Input |
| 按键 A | GPIO 38 | Digital Input |
| 按键 B | GPIO 33 | Digital Input |
| 按键 BOOT | GPIO 0 | Digital Input |
| 温度传感器 | GPIO 14 | Analog Input |
| 蜂鸣器 | GPIO 17 | PWM(Digital Output) |
| RGB_LED | GPIO 18 | Digital Output |
5*5 全彩LED灯
BPI-Bit-S2 有25颗全彩LED灯, 单GPIO控制. 每颗LED的三原色像素都可以实现 8bit 256级亮度显示，及实现16777216色全彩显示，扫描频率不低于400Hz/s。
| 5*5 LEDs list of BPI-Bit-S2 | ||||
|---|---|---|---|---|
| 20 | 15 | 10 | 5 | 0 |
| 21 | 16 | 11 | 6 | 1 |
| 22 | 17 | 12 | 7 | 2 |
| 23 | 18 | 13 | 8 | 3 |
| 24 | 19 | 14 | 9 | 4 |
金手指引脚定义
BPI-Bit-S2 金手指 GPIO 定义与 micro:bit 兼容. 可以使用 micro:bit 的GPIO扩展板配件。
| SPI,I2C | ||
|---|---|---|
| Function | Pin Name | GPIO Num |
| SPI_SCK | P13 | GPIO36 |
| SPI_MISO | P14 | GPIO37 |
| SPI_MOSI | P15 | GPIO35 |
| SPI_CS | P16 | GPIO34 |
| I2C_SCL | P19 | GPIO16 |
| I2C_SDA | P20 | GPIO15 |
供电
BPI-Bit-S2支持两种供电方式：
1. Type-C USB：使用USB线供电，连接电脑USB接口或其他5V USB充电器即可为开发板供电。
2. 金手指：开发板底部金手指包含电源接口，同时具有输入和输出功能，使用3.3V供电，正极接3V3，负极接GND。
软件
Webduino
MicroPython
MicroPython是Python 3编程语言的精益高效实现，包括 Python 标准库的一小部分，并且经过优化，可在微控制器和有限的硬件资源中运行。
由 Damien P. George 于 2013年 众筹开源。
它与使用C程序开发微控制器最明显的差异性，就是验证代码时无需漫长的编译。
使用串口通信软件，通过REPL(read-eval-print-loop)输入命令来控制微控制器，和Python的REPL一样。
也可使用一些工具将 python 脚本文件上传到微控制器内运行。
它对Python 3 的实现，包括了支持多线程的 _thread 库，编写并发代码的 asyncio 库。
它尽可能与普通Python兼容，允许您轻松地将代码从桌面端移植到微控制器。
同时它还具备一些特定用于微控制器的库，以便充分利用微控制器芯片内的硬件功能，例如定时器，硬件中断，WiFi等，这取决于具体的硬件。
在具备上述特性的同时，它的硬件开销很少，最低只需 256k 的代码空间和 16k 的 RAM 即可运行。
如果你了解Python，很大程度上你就已经了解MicroPython了。
在另一方面，你深入地学习MicroPython，也能提升你对Python的理解。
CircuitPython
CircuitPython是MicroPython的一个教育友好型的开源衍生产品，由Adafruit Industries支持与开发。
在易用性上，它在MicroPython的基础上更进一步。
使用CircuitPython固件的开发板连接PC时，PC将会立即得到一个USB存储磁盘，将python脚本文件复制进此磁盘即可让程序在此开发板上运行。
这就做到了让用户开箱即用，因为绝大多数现代个人操作系统和家用PC都是支持USB存储磁盘的。
当然为了能使用REPL，至少还是需要安装一个串口通信软件，或是支持这个功能的文本编辑器，例如Mu编辑器。
CircuitPython 社区提供极其丰富的外设驱动库，API文档，教程。即使没有编程基础，没有硬件基础，从零开始也可快速上手。
CircuitPython不支持定时器，硬件中断等一些特定用于微控制器的库，也不支持多线程的_thread 库，仅提供编写并发代码的 asyncio 库。
在CircuitPython所支持的微控制器和其Blinka所支持的单板计算机(SBCs)中，代码具有很好的可移植性，这得益于它在统一API上的努力。
Arduino
Arduino 是一个开源嵌入式软硬件开发平台，用来供用户制作可交互式的嵌入式项目。
Arduino 集成开发环境（IDE）是此平台的软件核心，使用C/C++编程语言开发项目。
Arduino 最大的特性就是提供统一的API来开发所有它所支持的微控制器，具有非常良好的代码可移植性和可复用性。
此外它简化了搭建开发环境的过程，所有它所支持的微控制器的开发环境都可一键安装配置。
它还提供简单的一键式机制来编译和上传程序到微控制器中运行。
Arduino IDE中还集成了很多例程，辅有大量的注释，能帮助用户快速上手。
Arduino 社区中积累的大量的优秀开源项目可供参考与学习，还有相当多的芯片制造商提供的驱动库与API。
