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

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。

本书由浅入深地介绍了micro：bit的常用开发软件用法，深入讲解MakeCode高级编程功能、移动终端（手机、平板电脑）APP的应用、MakeCode扩展模块的开发方法，以及编程中的实际应用技巧。MakeCode高级编程模块的应用与实践部分也涉及了软件学习和应用相关的硬件知识，使读者对micro：bit的使用有一个更全面的了解和认识，以便更好地掌握micro：bit。 本书案例丰富，注重实践指导，是进一步学习和应用micro：bit的好帮手。书中的案例和相关APP全部整理在网络云端，读者可以在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。

作者由高级教师和资深一线工程师组成。担任全国创客教育专家委员会专家委员，致力研究和实践以人工智能学习为载体的STEM课程，辅导学生多次获得FRC、WRO、ROBOT-CUP、FULL等国内和国际机器人竞赛大奖；以及资深嵌入式和无线应用工程师，开源硬件爱好者，MicroPython/micro:bit中文社区创始人。

目 录
CONTENTS

第1章 micro：bit常用开发软件  / 1
1．1 MakeCode  / 1
1．1．1 MakeCode for micro：bit（Win10）  / 3
1．1．2 MakeCode离线版  / 3
1．2 PythonEditor  / 4
1．2．1 MU  / 5
1．2．2 PythonEditor中文社区版  / 6
1．2．3 mpython  / 7
1．3 Open Roberta  / 8
1．4 其他软件  / 10
1．4．1 Arduino IDE  / 10
1．4．2 Espruino  / 12
1．4．3 EduBlocks  / 13
1．4．4 Scratch  / 15
1．4．5 Mbed OS  / 15
第2章 MakeCode高级编程功能  / 17
2．1 函数  / 18
2．1．1 计算并显示圆的面积  / 20
2．1．2 斐波那契数列  / 22
2．1．3 数学黑洞  / 23
2．2 数组  / 25
2．2．1 数组类型  / 26
2．2．2 多维数组  / 27
2．2．3 添加/删除数据  / 28
2．2．4 数组的常用功能  / 29
2．2．5 计算数组元素累加和  / 30
2．2．6 黑客帝国  / 31
2．2．7 使用二维数组  / 32
2．3 文本  / 33
2．4 游戏  / 36
2．4．1 精灵的创建、删除和位置  / 36
2．4．2 移动、反弹、旋转  / 36
2．4．3 多个精灵与碰撞检测  / 37
2．4．4 反弹球游戏  / 38
2．4．5 吃豆子游戏  / 39
2．4．6 躲炸弹游戏  / 41
2．5 图像  / 43
2．6 引脚  / 45
2．6．1 IO控制  / 45
2．6．2 舵机  / 47
2．6．3 映射  / 50
2．6．4 I2C  / 54
2．6．5 SPI  / 57
2．7 在后台运行（多任务）  / 58
2．7．1 后台程序的基本结构  / 58
2．7．2 前、后台程序协同运行  / 60
2．7．3 多个后台任务  / 61
2．7．4 任务切换  / 62
2．7．5 多任务版躲炸弹游戏  / 64
2．8 事件  / 65
2．8．1 事件的基本形式  / 66
2．8．2 消息和事件驱动机制  / 67
2．8．3 主动引发事件  / 68
2．8．4 按钮的按下、释放和点击事件  / 69
2．8．5 手势事件  / 69
2．9 其他功能  / 70
2．9．1 重置  / 71
2．9．2 微秒  / 71
2．9．3 设备名称和设备序列号  / 71
2．10 扩展  / 72
2．10．1 添加官方扩展  / 72
2．10．2 添加第三方扩展  / 74
2．10．3 删除扩展  / 76
第3章 移动终端APP的应用  / 77
3．1 蓝牙通信的扩展应用  / 78
3．1．1 添加蓝牙扩展  / 79
3．1．2 MakeCode中蓝牙服务  / 80
3．1．3 MakeCode中蓝牙应用  / 81
3．1．4 MakeCode中设备扩展  / 82
3．2 蓝牙安全模式  / 84
3．3 恢复默认出厂固件  / 85
3．4 常用的APP  / 86
3．5 micro：bit官方APP  / 86
3．5．1 配对模式  / 87
3．5．2 配对  / 88
3．5．3 联机  / 90
3．5．4 取消配对  / 91
3．5．5 下载APP自带例程  / 92
3．5．6 下载用户程序  / 94
3．5．7 安卓APP源码  / 96
3．6 用设备扩展与手机互动  / 96
3．6．1 蓝牙连接和断开事件  / 96
3．6．2 控制相机  / 96
3．6．3 控制音乐播放  / 99
3．6．4 发送警报  / 100
3．7 Bitty Blue  / 101
3．7．1 编写micro：bit程序  / 101
3．7．2 配置和连接  / 102
3．7．3 获取蓝牙服务  / 104
3．7．4 加速度测试  / 104
3．7．5 磁场服务  / 105
3．7．6 按钮服务  / 106
3．7．7 LED显示服务  / 106
3．7．8 温度服务  / 107
3．7．9 IO服务  / 107
3．7．10 设备信息服务  / 108
3．8 nRF Connect APP  / 108
3．9 micro：bit bitty controller  / 110
3．9．1 控制命令  / 111
3．9．2 蓝牙遥控小车  / 113
3．10 串口通信  / 114
3．11 Droidscript  / 116
3．11．1 远程编程  / 118
3．11．2 文档和例程  / 120
3．11．3 发送数据到micro：bit  / 120
3．11．4 从micro：bit接收数据  / 122
3．11．5 micro：bit 插件API  / 123
第4章 编写MakeCode扩展程序  / 124
4．1 开发准备  / 125
4．2 创建自定义文件  / 127
4．3 模板文件  / 131
4．4 定义分类位置  / 133
4．5 定义颜色  / 134
4．6 定义图标  / 135
4．7 定义分类名称  / 137
4．8 编程模块函数的形式  / 137
4．9 参数默认值  / 138
4．10 设置参数范围  / 138
4．11 自动创建变量  / 139
4．12 编程模块名称  / 140
4．13 编程模块的显示顺序  / 141
4．14 参数不换行  / 141
4．15 分页显示  / 142
4．16 定义事件  / 143
4．17 编写代码和功能测试  / 145
4．18 扩展中的其他文件  / 146
4．19 创建项目并上传代码  / 149
4．20 测试扩展程序  / 152
4．21 变量和函数命名原则  / 152
4．21．1 Typescript原则  / 152
4．21．2 函数命令原则  / 154
第5章 应用技巧  / 155
5．1 使用安卓手机或平板电脑下载程序  / 155
5．1．1 准备工作  / 155
5．1．2 Python中webusb应用  / 156
5．1．3 MakeCode中webusb应用  / 158
5．2 MakeCode中的实验功能  / 160
5．2．1 开启实验功能  / 160
5．2．2 打印代码功能  / 162
5．2．3 绿屏功能  / 164
5．2．4 调试功能  / 166
5．2．5 接线说明功能  / 170
5．3 图形方式辅助学习代码编程  / 172
5．4 MakeCode编程技巧  / 173
5．4．1 使用模拟运行  / 173
5．4．2 使用调试功能  / 174
5．4．3 使用串口发送数据  / 174
5．4．4 使用MakeCode离线版  / 175
5．4．5 灵活使用扩展  / 176
5．4．6 使用Python辅助编程  / 176
5．4．7 使用代码编程方式输入程序  / 176
附录A MakeCode的几种版本  / 178
附录B micro：bit的Python彩蛋  / 184
附录C 参考资料  / 186