Hackeando

Pines de Entrada/salida

Página extraída de Federico Coca Guia de Trabajo de Microbit CC-BY-SA

En MicroPython, cada pin en la BBC micro:bit está representado por un objeto llamado pinN, donde N es el número del pin.

Por ejemplo, para usar el pin etiquetado 0 (cero), puedes usar el objeto llamado pin0 en tu script. El pin del logo V2 utiliza pin_logo.

Estos objetos tienen varios métodos asociados dependiendo de lo que el pin específico es capaz de hacer, por ejemplo, leer, escribir o tocar.

Quizá lo mas sencillo que podemos hacer es comprobar que los pines 0, 1 y 2 del borde de placa son táctiles. Haremos como ejemplo que al tocar cualquiera de ellos la micro:bit sonria y si no se toca ningúno que esté triste. Le hacemos cosquillas a la micro:bit. El programa es:

from microbit import *
"""
pin0.set_touch_mode(pin0.CAPACITIVE)
pin1.set_touch_mode(pin0.CAPACITIVE)
pin2.set_touch_mode(pin0.CAPACITIVE)
"""
while True:
    if (pin0.is_touched() or pin1.is_touched() or pin2.is_touched()):
        display.show(Image.HAPPY)
    else:
        display.show(Image.SAD)

En la animación vemos el funcionamiento del programa.

pinout.png
Autor Federico Coca Fuente : Guía de Trabajo de Microbit Licencia CC-BY-SA

Si descargamos firmware en una placa para probar el programa debemos saber que no basta con tocar alguno de los pines con una mano, hay que tocarlo simultaneamente con la otra mano en GND para cerrar el circuito eléctrico.

En la última versión de micro:bit V2 es posible cambiar el comportamiento predeterminado de la patilla, de modo que no sea necesario tocar GND. En los programas siguientes el código que hace esto está comentado por lo que si queremos probarlo debemos eliminar esos comentarios. Recordemos que por defecto los pines del conector de borde son sensores táctiles resistivos mientras que el pin logo V2 es capacitivo.

Pines digitales

Podemos utilizar los pines 0, 1 y 2 del borde de placa en modo digital tanto para leer su valor como para escribir o establecer su valor. Esto se representa con un "1" lógico (sin las comillas) si están activados o los queremos activar y un "0" lógico si están desactivados o los queremos desactivar.

Si queremos escribir en ellos los pines estarán actuando como salidas y tenemos que invocar al método write para hacerlo. Las sentencias, para un pin genérico "N" son:

pinN.write_digital(1) #Salida en estado alto
pinN.write_digital(0) #Salida en estado bajo

También podemos conectar, por ejemplo un interruptor o botón pulsador al pin (veremos como hacerlo en la siguiente actividad) y comprobar si el interruptor está abierto (0) o cerrado (1). En este caso los pines estarán configurados como entradas y la lectura de su estado se obtiene invocando el método read. Las sentencias, para un pin genérico "N" son:

pinN.read_digital() #Devuelve el estado 0 o 1 del pin N

Nunca se conecta nada a los pines con un voltaje superior a 3v porque se puede dañar la micro:bit.

Pines analógicos

Podemos utilizar los pines 0, 1 y 2 del borde de placa en modo analógico tanto para leer su valor como para escribir o establecer su valor. Esto significa que en lugar de estar activos o inactivos (0 o 1), varían su valor entre 0 y 1023.

Si queremos escribir en ellos los pines estarán actuando como salidas y tenemos que invocar al método write para hacerlo. La sentencia, para un pin genérico "N" es:

pinN.write_analog(valor) #valor puede estar entre 0 y 1023

Si conectamos sensores o actuadores analógicos a los pines podemos leer su valor invocando a read. La sentencia, para un pin genérico "N" es:

pinN.read_analog(valor) #valor puede estar entre 0 y 1023

Página extraída de Federico Coca Guia de Trabajo de Microbit CC-BY-SA

Input output

Una manera rápida de probar las entradas y salidas de microbit es utilizar el código predefinido que hay en reference

Si entramos en simulación, al pulsar sobre el PIN0 se visualiza 0 en el display

2024-09-22 14_25_04-micro_bit Python Editor.png

Podemos ahora usar bloques lógicos para tener otras posibilidades:

# Imports go at the top
from microbit import *
while True:
    if pin0.is_touched():
        display.show(Image.HEART)
    else:
        display.show(Image.NO)

Música predefinida o crea tu música

SALIDAS DE AUDIO

La placa Microbit v2 tiene un altavoz incorporado que se puede anular o activar con la instrucción speaker.on() o speaker.off() 

La salida de audio también sale por el pin0, de tal manera que si conectamos un altavoz o headphone, y tenemos speaker.on() se oirá por los sitios, si lo tienes en off sólo por el buzzer/headphones exterior:

435692553_1.png
headphones_1.png
Fuente https://www.teachwithict.com/microbit-music-python.html
BBC micro:bit "Magic 8-Ball" lesson is licenced under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Ojo, hay que conectar un buzzer pasivo, es decir, que reproduce la señan analógica en sonido (o sea un altavoz normal y corriente)

si quieres conectar un buzzer activo, reproduce un tono (prederminado) al suministrarle un 1, el siguiente código sonaría una alarma:

from microbit import *
while True:
    pin0.write_digital(1)
    sleep(500)
    pin0.write_digital(0)
    sleep(500)

En los siguientes ejemplo usaremos siempre buzzer pasivo. Si no te queda claro lo que es un buzzer activo y un pasivo, mira esta página

CREA TUS EFECTOS

Puedes crear los efectos utilizando rangos de frecuencias, aquí en el ejemplo la función pitch reproduce durante 6mseg las frecuencias de medio 880 , aguda 1760 y grave 16  y luego lo mismo pero en orden decreciente, y así sucesivamente para dar el efecto de sirena.

import music
from microbit import *
display.show(Image.GHOST)
while True:
    for freq in range(880, 1760, 16):
        music.pitch(freq, 6)
    for freq in range(1760, 880, -16):
        music.pitch(freq, 6)

Extraído de https://microbit-micropython.readthedocs.io/en/v2-docs/tutorials/music.html#sound-effects

MUSICA PREDEFINIDA

En Reference- Sound tienes muchos tonos predefinidos para experimentar:

2024-09-24 13_13_12-micro_bit Python Editor.png

Si tienes la microbit v2 tienes otros en "Expressive sounds"  como audio.play(Sound.TWINKLE)

También puede hablar, arrastra el código que tienes en Refernce-Sound- Speech, pero no lo intentes en español, no se entiende nada

import speech
from microbit import *
display.show(Image.FABULOUS)
speaker.on()
set_volume(255)
speech.say('Hello, How are you? Do you sign up in online course in CATEDU.ES ?')
audio.play(Sound.TWINKLE)

CONSTRUYENDO TU MÚSICA

Tienes que añadir la librería music y componer las notas según la notación americana :

2024-09-24 12_45_51-Making music with the micro_bit - MicroPython version - teachComputing.png
Fuente https://www.teachwithict.com/microbit-music-python.html
BBC micro:bit "Magic 8-Ball" lesson is licenced under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

La duración (si no se pone, sigue con la duración anterior) 

2024-09-24 12_46_47-Making music with the micro_bit - MicroPython version - teachComputing.png
Fuente https://www.teachwithict.com/microbit-music-python.html
BBC micro:bit "Magic 8-Ball" lesson is licenced under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Se puede poner incluso sostenidos, por ejemplo C#4:4 o f#5:4

Si quieres poner descansos es con la letra r seguido de su duración por ejemplo r:4 r:2

Un ejemplo

Tono Nokia (arriba la duración)
image.png

El código sería:

from microbit import *
import music

tune = ["e5:2","d5","f#4:4","g#4","c#5:2","b4","d4:4","e4","b4:2","a4","c#4:4","e4","a4:12"]

music.play(tune)

Otro ejemplo, el código lo tienes en https://microbit-micropython.readthedocs.io/en/v2-docs/music.html

Musica

Página extraída de Federico Coca Guia de Trabajo de Microbit CC-BY-SA

MicroPython de BBC micro:bit viene acompañado de un potente módulo de música y sonido. Es muy fácil generar pitidos y zumbidos desde el dispositivo conectando un altavoz o unos auriculares con cable, o utilizando el altavoz integrado si estamos con una versión V2.

La forma de conectar unos auriculares está descrita en el apartado de MakeCode. También se puede conectar un zumbador piezoeléctrico pasivo o un altavoz con pinzas de cocodrilo. Estos elementos pueden estar polarizados por lo que tendremos que comprobar si existe un terminal "+", y si es así conectar al pin0.

conex_pasivo.png
Federico Coca Guia de Trabajo de Microbit CC-BY-SA

Nota: Debemos asegurarnos de que el zumbador es pasivo y no activo, que tan solo puede reproducir un tono. En el apartado 'Componentes discretos' de Conceptos técnicos podemos encontrar como distinguirlos.

Para trabajar con música hacemos:

import music
music.play(music.NYAN)

Tenemos que importar módulo music que contiene los métodos para crear y controlar el sonido.

La función de autocompletado de MicroPython nos muestra las melodías incorporadas.

melodias_up.png
Federico Coca Guia de Trabajo de Microbit CC-BY-SA

En la referencia de la API podemos encontrar mas inforamción en inglés sobre Music

Cada nota tiene un nombre como Do# (C#) o Fa (F), una octava, que indica lo alta o baja que debe tocarse y una duración. Las octavas se indican con un número, siendo 0 la octava más baja, 4 la del Do central y 8 es la más alta. Las duraciones también se expresan con números. Estos valores están relacionados entre sí: por ejemplo, una duración de 4 es el doble que una duración de 2 (y así sucesivamente). Si utilizamos como nombre de nota R, MicroPython reproducirá un silencio de la duración especificada.

Cada nota se expresa como una cadena de caracteres como ésta:

Nombre_nota[octave][:duration] #La1:4 (A1:4) es un La en la octava 1 con una duración de 4

Crear listas de notas para hacer una melodia es similar a crear una animación con una lista de imágenes. En el ejemplo vemos como sería la apertura de "Frere Jaques":

import music

frere_jaques_o = ["C4:4", "D4:4", "E4:4", "C4:4", "C4:4", "D4:4", "E4:4", "C4:4",
        "E4:4", "F4:4", "G4:8", "E4:4", "F4:4", "G4:8"]
music.play(frere_jaques_o)

El ejemplo se puede re-escribir como vemos a continuación ya que los valores de octava y duración se rpiten hasta que se indique un cambio.

import music

frere_jaques_o = ["C4:4", "D", "E", "C", "C", "D", "E", "C", "E", "F", "G:8",
        "E:4", "F", "G:8"]
music.play(frere_jaques_o)

MicroPython nos permite crear tonos que no son notas musicales. Por ejemplo, este código crea un efecto de sirena de policía:

import music

while True:
    for frecuencia in range(880, 1760, 16):
        music.pitch(frecuencia, 6)
    for frecuencia in range(1760, 880, -16):
        music.pitch(frecuencia, 6)

El método music.pitch utiliza una frecuencia que puede ser la de una nota musical. En los rangos de frecuencia se especifican los tonos de los sonidos de una sirena como "valor inicial, valor final y paso". Cuando el paso en positivo sube el tono y cuando es negativo lo baja.

El ejemplo también nos muestra como anidar distintos tipos de bucle.

Página extraída de Federico Coca Guia de Trabajo de Microbit CC-BY-SA

 

Putty

Putty es un programa que nos permite realizar comunicaciones, normalmente se usa en protocolo SSH, por ejemplo comunicarte con tu PC y con tu Raspberry con la ventana de comandos

Pero aparte del protocolo SSH también permite la comunicación serie, que con la Microbit es lo que vamos a utilizar:

INSTALAR PUTTY EN LINUX

Actualizamos la lista de paquetes con sudo apt update podemos comprobar qué versión de Putty esta disponible con apt show putty e instalar Putty con el comando sudo apt install putty -y.

Si se quiere desinstalar sudo apt purge putty -y

INSTALAR PUTTY EN WINDOWS

Entramos en https://putty.org/ y en Downloads descarga y ejecuta el fichero correspondiente, si es un Intel x86 64bits al menos que sea un equipo viejo 32 bit. Si es un AMD insala el arm

2024-09-26 14_35_42-Download PuTTY_ latest release (0.81).png

CONFIGURAR PUTTY PUERTO SERIE CON MICROBIT LINUX

Conectamos nuestra microbit por el puerto serie, y ejecutamos la siguiente instrucción ls /dev/ttyACM* normalmente será /dev/ttyACM0 por lo que en PUTTY ponemos este dato con la velocidad 115200 :

MC2.pngAutor Federico Coca de https://fgcoca.github.io/Guia-de-trabajo-para-microbit/conceptos/serie/ licencia CC-BY-SA

CONFIGURAR PUTTY PUERTO SERIE CON MICROBIT WINDOWS

Conectamos nuestra microbit por el puerto serie, y ejecutamos el Administrador de dispositivos

2024-09-26 14_30_48-Edit Page Draft _ Librería CATEDU.png

Al ejecutarlo vemos que aparece un dispositivo nuevo conectado en los puertos COM (si tienes dudas, conecta y desconecta la microbit) en la imagen aparece el COM19

2024-09-26 14_31_59-Administrador de dispositivos.png

Por lo que en PUTTY ponemos este dato con la velocidad 115200 :

2024-09-26 14_33_45-MC2.png (1234×576).png

ATENCIÓN: ESTAS OCUPANDO EL MISMO PUERTO SERIE QUE LA COMUNICACIÓN DEL EDITOR PYTHON https://python.microbit.org/ o MU
SI QUIERES VOLVER A INSTALAR UN PROGRAMA TIENES QUE CERRAR PUTTY (sino, el editor da error al flashear pues no puede comunicarse con la placa microbit)

UART

Página extraída de Federico Coca Guia de Trabajo de Microbit  https://fgcoca.github.io/Guia-de-trabajo-para-microbit/conceptos/serie/ Licencia CC-BY-SA

En MicroPython es el módulo uart el que permite comunicarse a través de la interfaz serie entre la micro:bit y el ordenador. El módulo tiene diferentes funciones encomendadas a realizar diferentes tareas de comunicación serie, pero sobre todo hay una fundamental que es la de inicializar la micro:bit para trabajar.

microbit.uart.init(baudrate=9600, bits=8, parity=None, stop=1, *, tx=None, rx=None)

Inicializa la comunicación serie con los parámetros especificados en los pines Tx y Rx especificados. Hay que tener en cuenta que, para que la comunicación sea correcta, los parámetros deben ser los mismos en los dispositovos que se comunican. En la función tenemos:

Notas:
- Inicializar la UART en pines diferentes a los establecidos por defecto para USB puede originar que la consola de Python deje de ser accesible, ya que utiliza el mismo hardware. Para recuperar la consola hay que reinicializar la UART sin pasar nada por Tx o Rx (o pasando None a estos argumentos). Es decir, llamar a uart.init(115200) es suficiente para restaurar la consola Python.
- Las conexiones de dispositivos mediante Tx y Rx requieren "cruzar" los cables, de forma que el pin TX de la placa esté conectado al Rx del otro dispositivo y el pin Rx, con el pin Tx. De esta forma lo que uno transmite el otro lo escucha. También es imprescindible que los dispositivos tengan un GND común.

El ejemplo siguiente nos va a permitir comprobar la comunicación serie desde MicroPython. Grabamos el programa en la micro:bit.

from microbit import *

uart.init(115200,8,None,1)
while True:
    if button_a.was_pressed():
        #"\n" indica un salto de linea
        #\r" indica un retorno de carro
        #Con los dos se salta una linea y se lleva
        #el curso al principio
        uart.write("Python: Boton A pulsado\n\r")

Abrimos y configuramos PuTTY y la consola nos muestra:

Página extraída de Federico Coca Guia de Trabajo de Microbit  https://fgcoca.github.io/Guia-de-trabajo-para-microbit/conceptos/serie/ Licencia CC-BY-SA

2024-09-26 13_57_53-COM19 - PuTTY.png

 

En el simulador de Micropython también aparece

2024-09-26 13_58_33-micro_bit Python Editor.png

 

 

Registro de datos

Página extraída de Federico Coca Guia de Trabajo de Microbit CC-BY-SA

Grabar datos

Para utilizar el Registro de datos con micro:bit V2 tenemos disponibles en Python:

log.add({
      'temperatura': temperature(),
      'sonido': microphone.sound_level(),
      'luz': display.read_light_level()
    })

@run_every(days=1, h=1, min=20, s=30, ms=50)
def mi_funcion():
    # Hacer lo que sea

def mi_funcion():
    # Hacer lo que sea
run_every(mi_funcion, s=30)

Cada argumento corresponde a una unidad de tiempo diferente y son aditivos. Así, run_every(min=1, s=30) programa la llamada de retorno cada minuto y medio.

Cuando se lanza una excepción dentro de la función callback se desprograma la función. Para evitar esto puedes atrapar excepciones con try/except.

Los parámetros son:


Ejemplo grabación de registro simple

A continuación vemos un ejemplo de registro:

from microbit import *
import log

log.set_labels('temperatura', 'sonido', 'luz', timestamp=log.SECONDS)

@run_every(s=5)
def reg_dato():
    log.add(temperatura=temperature(),sonido=microphone.sound_level(),luz=display.read_light_level())

while True:
   sleep(500)

Lectura de datos

Para ver datos reales grabados en la micro:bit utilizaremos el ejemplo anterior de registro automáticos de aceleraciones.

Una vez que tenemos datos registrados en la micro:bit, la conectamos a un ordenador y dejamos que se monte como una unidad USB de nombre MICROBIT. Si abrimos esta unidad nos vamos a encontrar con tres archivos, uno de ellos es "MY_DATA.HTM".

2024-10-01 23_19_04-MICROBIT (D_) - Explorador de archivos.png

Si hacemos doble clic sobre el archivo "MY_DATA.HTM" se nos abrirá en una ventana de nuestro navegador por defecto.

2024-10-01 23_20_03-micro_bit data log.png

Los botones nos muestran diferentes opciones que podemos realizar con estos datos:

archivo_navegador_prev.png

Autor Federico Coca Fuente : Guía de Trabajo de Microbit Licencia CC-BY-SA

Ejemplo más extenso

Vamos a realizar una actividad en la que registraremos la temperatura y la luz ambiente en la misma micro:bit que contiene el programa

El programa que vemos a continuación realiza un registro automático cada 10 segundos o cuando pulsemos el botón A. Pulsando A+B se borran los datos registrados en la microbit.

from microbit import *
import log

# Configurar etiquetas y establecer la unidad de tiempo
log.set_labels("temperatura", "nivel_luz", timestamp=log.SECONDS)
display.show(Image.NO)
sleep(1000)
# Enviar cada fila de datos a la salida serie
log.set_mirroring(True)

continue_registro = True

# Decorador programado para que se ejecute cada 10s durante 50ms
@run_every(s=10, ms=50)
def reg_dato():
    # Registra cada 10s temperatura y nivel de luz y muestra un icono
    global continue_registro
    if continue_registro:
        display.show(Image.YES)
        try:
            log.add(temperatura=temperature(), nivel_luz=display.read_light_level())
        except OSError:
            continue_registro = False
            display.show(Image.CHESSBOARD)
        sleep(500)

while True:
    if button_a.is_pressed() and button_b.is_pressed():
        display.show(Image.GHOST)
        # Borra el archivo de registro con la opcion "full" lo
        # que asegura el borrado de datos aunque tarde mas tiempo.
        log.delete(full=True)
        continue_registro = True
    elif button_a.is_pressed():
        display.show(Image.YES)
        sleep(500)
        log.add(temperatura=temperature(), nivel_luz=display.read_light_level())
        display.show(Image.HEART)
    else:
        display.show(Image.NO)
    sleep(500)

A continuación vemos el registro de datos tras unos segundos y un par de entradas manuales:

A19_reg_local_literal.png

Autor Federico Coca Fuente : Guía de Trabajo de Microbit Licencia CC-BY-SA

Página extraída de Federico Coca Guia de Trabajo de Microbit CC-BY-SA