Calliope mini

Der Calliope mini ist ein Nano-Computer der für die Schulische Ausbildung entwickelt wurde. Kinder ab der dritten Klasse sind in der Lage erste kleine Programmierungen an diesem Computer vorzunehmen. Der Einstieg in die Programmierung ist einfach, für Kinder, für Lehrer und für Eltern. Und das ohne Vorkenntnisse. Wobei der Spaßfaktor mit im Vordergrund steht.

Vom Klassiker, der blinkenden LED bis hin zum selbstfahrenden Roboter sind zahlreiche Entwicklungen möglich.  Die notwendige Software kann mit wenigen Klicks mittels Online-Editoren erstellt werden. Wir werden Ihnen in einem weiteren Beitrag den Editor Open Roberta vorstellen.

In diesem Beitrag wollen wir Ihnen den Calliope mini selbst vorstellen und die schon verbauten Komponenten und deren Funktionen betrachten. Dazu haben wir zwei Grafiken erstellt die den Calliope mini zeigen. In den nachfolgenden Tabellen sehen Sie jeweils nähere Informationen zu den einzelnen Bauteilen und Funktionen.

Micro USB
Anschluß		 Über den Micro USB Anschluss wird der Calliope mini mittels eines geeigneten Kabels mit einem Computer vorerbunden. So können dann die selbst programmierten Anwendungen auf den Calliope übertragen werden. Solange der Calliope mini mit dem Computer verbunden ist, wird er über den USB Anschluss auch mit Strom versorgt. Die Stromversorgung kann auch mittels einer Powerbank über diesen Anschluß erfolgen.
Anschluss 3,3 Volt für Stromversorgung Der Calliope verfügt über 6 „runde Ecken“. Sie verleihen dem Nano-Computer sein unverwechselbares Aussehen. Über diesen Anschluss stellt er eine Spannung von 3,3 Volt zur Verfügung. Dieser Anschluß darf maximal mit 100mA belastet werden.
Masse Anschluß Masse-Kontakt des Calliope mini
Batterieanschluß
3 Volt		 An diesen Anschluß wird die mitgelieferte Batteriebox angeschlossen. Der Calliope erhält hierüber eine Stromversorgung von 3 Volt. In das Batteriefach werden 2 AA Batterien eingelegt.
LED Matrix
5×5		 Die LED Matrix ist das wichtigste Ausgabeinstrument des Calliope mini.  Zahlreiche erste Experimente setzen diese LED Matrix ein. Diese Matrix besteht aus 25 LED, die einzeln angesteuert werden können. Auch die Helligkeit der einzelnen LED kann eingestellt werden. Die Programmmierumgebung bietet auch vorgefertigte Symbole, die ausgegeben werden können. Die 25 LED können darüber hinaus auch als Helligkeitssensor eingesetzt werden. Das ist nicht so effizient wie speziell hierfür entwickelte Komponenten, erspart aber weitere Baugruppen.
RGB LED Unterhalb der LED Matrix liegt noch eine weitere, einzelne LED. Hier handelt es sich um eine sogenannte RGB-LED. Durch entsprechende Kombinationen (additive Farbmischung) der drei Farben rot (R), grün (G) und blau (B), den sogenannten Grundfarben, lassen sich 16 Mio. unterschiedliche Farben erzeugen.
Taster A Es handelt sich hierbei um einen Taster, der beim Drücken geschlossen wird. Mit dem Knopf A, dem blauen Knopf können, bei entsprechender Programmierung, Eingaben gemacht werden. So lassen sich durch drücken Töne ausgeben, Programme starten oder Ausgaben auf der LED Matrix tätigen. Was genau der Calliope macht legt der Programmierer fest. Die beiden Knöpfe A und A und B können jeweils einzeln abgefragt werden. Es lässt sich auch abfragen, ob beide Knöpfe gleichzeitig gedrückt sind.
Taster B Es handelt sich hierbei um einen Taster, der beim Drücken geschlossen wird. Mit dem Knopf B, dem roten Knopf können, bei entsprechender Programmierung, Eingaben gemacht werden. So lassen sich durch drücken Töne ausgeben, Programme starten oder Ausgaben auf der LED Matrix tätigen. Was genau der Calliope macht legt der Programmierer fest. Die beiden Knöpfe A und B können jeweils einzeln abgefragt werden. Es lässt sich auch abfragen, ob beide Knöpfe gleichzeitig gedrückst sind.
PIN 0
PIN 1
PIN 2
PIN 3		 Die PIN 0 bis PIN3 sind Kontakte, über die externe Sensoren, wie Temperaturführer oder ähnliches, angeschlossen werden können. Sie sind aber auch berührungsempfindlich, ähnlich wie bei einem Touch-Screen, und können somit zur Eingabe genutzt werden. Es werden dazu allerdings immer zwei Finger benötigt, wobei der eine  am Masse Pin liegen muss. Auch eine Ausgabe ist möglich, um z.B. Aktoren zu steuern. Die einfachste Anwendung ist zum Beispiel das Einschalten einer Leuchtdiode. Aber Vorsicht, jeder PIN liefert maximal 5mA an Strom. Alle 4 PIN zusammen können maximal 15mA Strom liefern.

Status LED Diese Status LED leuchtet, wenn der Calliope mini mit einer Stromversorgung verbunden ist. Wird ein neues Programm auf den Nano-Computer geladen, so blinkt diese LED.
Reset Knopf Dieser kleine weiße Knopf ist mit Reset beschriftet, was soviel wie zurücksetzen bedeutet. Das aktuell auf dem Calliope gespeichterte Programm wird durch einen Druck auf diesen Taster neu gestartet.
Mikrofon Der Begriff Mikrofon ist vielleicht etwas hoch gegriffen. Der Calliope mini kann aber über dieses Bauteil die Umgebungslautstärke messen.
Lautsprecher Dieses kleine schwarze Kästchen kann einfache Töne ausgeben, z.B. zur Signalisierung. Die Qualität der Töne ist gering. Es lässt sich aber eine ganze Tonleiter spielen, so dass der Calliope auch Musik ausgeben kann.
Prozessor Der Prozessor ist das Bauteil auf dem die erstellten Programme gespeichert und ausgeführt werden. Er ist praktisch das Gehirn des Calliope mini.  Beim Prozessor handelt es sich um einen 32-bit ARM Cortex M0 Prozessor mit  16MHz Takzfrequenz, 16kB RAM Speicher und 256kB Flash Speicher für die Programme. Zusätzlich ist auf dem Prozessor auch ein Temperatursensor untergebracht. Auch die Bluetooth Schnittstelle ist hier verbaut. Über Bluetooth können zwei Calliope mini miteinander verbunden werden. Unter bestimten Voraussetzungen ist auch eine Verbindung zu einem Handy möglich.

Für weitere Details werden Sie hier fündig.
Lagesensor Über den Lagesensor stellt der Calliope mini fest, in welcher Position er gehalten (Neigungswinkel) wird. Zusätzlich ist hier auch ein Bewegungssensor integriert über den der Calliope ermitteln kann, ob er z.B. geschüttelt wird. Und nicht zuletzt ist in diesem Bauteil ein Kompass integriert, so dass der Nano-Computer feststellen kann, in welcher Richtung sich Norden befindet.
PIN-Leiste Die Pin-Leiste besteht aus 2 Reihen mit jeweils 13 Pin´s.  Auf einigen Pins liegen 3,3Volt an, an anderen ist Masse zufinden. Die verbleibenden 20 Pin´s können vom Calliope mini programmiert werden. Die oben beschriebenen Pin´s P0 bis P3 sind auch auf dieser Pin-Leiste zu finden und tragen die Bezeichnung C0 bis C3. Auch einige Pins der Grove Schnittstellen sind zusätzlich hier abgelegt. Das nachfolgende Foto zeigt die Pin-Belegung.
Leiste für Motoranschlüsse Über diese Kontakte können vom Calliope mini zwei kleine Gleichstrommotoren gesteuert werden. So lässt sich ohne großen Aufwand ein kleiner Roboter programmieren. Diese Steckerleiste hat 5 Pin´s.
Grove Schnittstelle  Über die beiden Grove Anschlüsse können zum Beispiel weitere Sensoren mit dem Calliope mini verbunden werden. Es können aber auch Aktoren angeschlossen werden. Der linke Grove-Stecker (A0) stellt die Anschlüsse für eine I2C-Verbindung zur Verfügung. Der rechte Grove-Stecker stellt eine UART-Verbindung, also eine serielle Schnittstelle, zur Verfügung. Zusätzlich können auch analoge Signale ein- bzw. ausgegeben werden. Die Pin-Belegung zeit nachfolgendes Foto.