第5章
网络互连
本章重点学习在两个micro:bit之间进行通信的方法。


(1)了解无线通信的基本概念。
(2)掌握使用radio模块进行无线通信的程序编写方法。
通过网络将设备连接在一起,可以相互发送和接收信息。
如果把网络分为一系列的层,其中最底层是进行沟通的最基础的层面,通过有线或无
线的方式让信号从一个设备传送到另一个设备。
在如图5.只需要使用两根导线, icro:bit,就可

1所示的例子中, 通过鳄鱼夹连接两块m
以进行通信。两者都使用引脚1作为输出,引脚2作为输入,将一个设备中的“输出”连接
到另一个设备中的“输入”。


图5.有线通信

1 


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5.无线通信
1 

在日常生活中,经常会通过手机、笔记本计算机、遥控器等无线方式进行图像、语音、文
字等信息的传输,这些设备是如何把信息传输出去的呢? 

无线电是指在所有自由空间(包括空气和真空)中传播的电磁波,是其中的一个有限频

带,上限频率在300GHz,下限频率较不统一,常见的有3kHz~300GHz(国际电信联盟规

定)、9kHz~300GHz 、10kHz~300GHz 。

由于导体中电流强度的改变会产生无线电波,通过调制可以将信息加载于无线电波之

上;当电波通过空间传播到达收信端,电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流;通过

解调将信息从电流变化中提取出来,就达到了信息传递的目的。

1906年的圣诞前夜,雷吉纳德·菲森登(ReginaldFesenden)在美国马萨诸塞州采用
外差法实现了历史上首次无线电广播,菲森登用小提琴演奏了“平安夜”,以及朗诵了《圣
经》片段。位于英格兰切尔姆斯福德的马可尼研究中心在1922年开播了世界上第一个定
期播出的无线电广播娱乐节目。

无线电经历了从电子管到晶体管再到集成电路,从短波到超短波再到微波,从模拟方

式到数字方式,从固定使用到移动使用等各个发展阶段,无线电技术已成为现代信息社会

的重要支柱。

mirbt主控板内置了2.能够通过无线电和蓝牙技术与外界进

co:i4GHz无线通信模块
,
行通信
。


5.1.1　一对一通信
想要实现无线电通信的功能,进行通信的两个或多个设备必须在同一个组内。

无线设备只有在同一个组内才能够相互接收到对方发来的信息。发送和接收信息都

需要特定的方式。把接收和发射的信息进行比较,看看是否一致,就可以确定通信是否

成功。

通过micro:bit内置的无线电模块和MicroPython的radio库,可以不用导线进行设备
之间的连接,无线电模块的功能如下。

(1)传播的信息具有特定的可配置长度(最多251B )。
(2)接收到的信息是从可配置大小的队列中读取的(队列越大,使用的RAM越多),如
果队列已满,则会忽略新的信息。
(3)信息在预先选择的频道上进行传输和接收(编号为0~100,默认信道编号为7,信
道0的频率为2400MHz,信道1的频率为2401MHz,信道2的频率为2402MHz,以此
类推)。
(4)传输基于某特定功率,功率越大范围越广(值为0~7,默认为6)。
(5)信息通过地址(类似房屋号码)和组(类似指定地址处的指定收件人)进行过滤。
(6)发送和接收字节以处理任意数据。

第5 章　网络互连........ ..7 5............ 
【例5.1】 发送信息。
编写发射端程序,代码如下: 
from microbit import * 
import radio 
while True: 
radio.on() 
message="Hello,World!" 
radio.send(message) 
sleep(500) 
【例5.2】 接收信息。
编写接收端程序,代码如下: 
from microbit import * 
import radio 
radio.on() 
while True: 
incoming=radio.receive() 
if incoming is not None: 
display.show(incoming) 
sleep(500) 
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其中,importradio用于引用radio;radio.on()用于打开无线电;radio.off()用于关
闭无线电;radio.send()用于发送消息字符串;radio.receive()用于接收消息字符串。
小贴士.......... 
.... 
.... 
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将例5.2程序下载到第一块micro:bit板卡中,LED点阵没有任何信息显示。
将例5.1程序下载到第二块micro:bit板卡中,看到第一块micro:bit板卡的LED 点
阵显示“Hello,World!”,如图5.2所示。
图5.2 无线通信

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(1)如何发送一个0~9的随机数并显示出来? 
(2)如何通过按钮来实现发送、接收的控制? 
复习思考题
【例5.莫尔斯码。

电报(
3】
是通信业务的一种,是最早使用电进行通信的方法,它是19 世纪30 年

telegram) 
代在英国和美国发展起来的。

19 世纪30 年代,由于铁路迅速发展,迫切需要一种不受天气影响和时间限制,又比火
车跑得快的通信工具。此时,发明电报的基本技术条件(电池、铜线、电磁感应器)也已具
备。1837 年,英国人库克和惠斯通设计制造了第一个有线电报,经过不断改进,使发报速
度不断提高。这种电报很快在铁路通信中获得了应用。这种电报系统的特点是电文直接
指向字母。

电报是利用电流(有线)或电磁波(无线)作为载体,通过编码和相应的电处理技术,实
现人类远距离传输与交换信息的一种通信方式。

电报信息通过专用的交换线路以电信号的方式进行发送,该信号用编码代替文字和数
字,通常使用的编码是摩尔斯编码。随着电话、传真等的普及,目前电报已很少使用。

电报大大加快了信息的流通,是工业社会的一项重要发明。早期的电报只能在陆地上
通信,后来使用了海底电缆,开通了越洋服务。到了20 世纪初,开始使用无线电拍发电报, 
电报业务基本上已能抵达地球上绝大部分地区。电报主要用作传递文字信息,使用电报技
术传送图片的技术称为传真。

虽然早在19 世纪初就有人开始研制电报,但可实用的电磁电报的发明,主要归功于英
国科学家约翰·库克、惠斯通和美国科学家莫尔斯。1836 年,约翰·库克制成电磁电报机
并于次年申请了首个电报专利,惠斯通则是约翰·库克的合作者。莫尔斯原本是美国的一
流画家,出于兴趣,他在1835 年研制出电磁电报机的样机,后又根据电流接通、断掉时分别
出现电火花和没有电火花两种信号,于1838 年发明了“莫尔斯码”。

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小贴士.................................................................................... 

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1858 年7月,ScientificAmerican 
杂志报道:众所周知,英国人一向宣称,电磁式
电报(magnetictelegraph)是由他们的同胞惠斯通教授发明的。而在大西洋彼岸,电报
公司的成立,则让更多的欧洲人开始讨论,谁才是电报的真正发明者。在法国巴黎发行
的《通报》认为,莫尔斯虽不是电报原理的创立者,却是第一个将该原理用于实践的人。

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莫尔斯码在早期无线电上举足轻重,是每个无线电通信者必须掌握的。由于通信技术
的进步,各国已于1999 年停止使用了莫尔斯码。
莫尔斯码由两种基本信号和不同的间隔时间组成:短促的点信号“.”和保持一定时间


第5 章　网络互连........ ..7 7............ 
的长信号“─”。表5.1是字母对应的莫尔斯码基本码表。
表5.1 字母的莫尔斯码基本码表
字符电码符号字符电码符号字符电码符号字符电码符号
A .━ H .... O ━ ━ ━ V ...━ 
B ━... I .. P .━ ━ . W .━ ━ 
C ━.━ . J .━ ━ ━ Q ━ ━.━ X ━..━ 
D ━.. K ━.━ R .━ . Y ━.━ ━ 
E . L .━ .. S ... Z ━ ━.. 
F ..━ . M ━ ━ T ━ 
G ━ ━. N ━. U ..━ 
通过micro:bit实现莫尔斯码发送与接收的代码如下: 
from microbit import * 
import radio 
dash=Image("00000:00000:99999:00000:00000") 
dot=Image("00000:00000:00900:00000:00000") 
word=Image("00900:00090:99999:00090:00900") 
over=Image.HAPPY 
radio.on() 
while True: 
incoming=radio.receive() 
gesture=accelerometer.current_gesture() 
if button_a.is_pressed(): 
display.show(dot) 
radio.send(str("dot")) 
elif button_b.is_pressed(): 
display.show(dash) 
radio.send(str("dash")) 
elif gesture=="shake": 
display.show(word) 
radio.send(str("word")) 
elif gesture=="face down": 
display.show(over) 
radio.send(str("over")) 
elif incoming=="dot": 
display.show(dot)

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elif incoming=="dash": 
display.show(dash) 
elif incoming=="over": 
display.show(over) 
elif incoming=="word": 
display.show(word) 
sleep(200) 
display.clear() 
将程序下载到第二块板卡上,按下第一块板卡的按钮A 发送“.”,按下按钮B 发送
“─”,摇晃micro:bit表示完成一个字符的编码,开始下一个字符,将micro:bit正面朝下表
示完成整个电报的发送。 
完成某个字符莫尔斯码的发送后(摇晃micro:bit),如何实现在第二块板卡上
显示莫尔斯码对应的字符? 
复习思考题 
5.1.2　一对多通信
以上是两块板卡之间的一对一通信,下面是3块板卡之间的一对多通信。
【例5.4】 一对多通信。
编写程序,代码如下: 
from microbit import * 
import radio 
radio.config(group=1) 
radio.on() 
while True: 
if button_a.was_pressed(): 
radio.send('Hello from A!') 
if button_b.was_pressed(): 
radio.config(group=2) 
display.scroll('Switching to Group 2') 
message=radio.receive() 
if message !=None: 
display.scroll(str(message)) 
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radio.config()用于配置与无线电相关的各种基于关键字的设置,包括用于过滤信
息时使用的group(范围为0~255,默认值为0),如果没有调用config,则使用默认值。
小贴士.......... 
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第 5章　网络互连


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raiconig(grup1)用于将两块板卡设置为同一组gru同组之间可以进行

通信。
do.fo=op1, 
按下任何一块板卡上的按钮A,发送信息HelofromA!,在其他板卡上显示。
按下任何一块板卡上的按钮B,切换到group2,非同组则之间无法进行通信。
如果再次按下另一块板卡的按钮B,它们又都属于group2,相互之间又可以进行

通信了。

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运行程序,验证效果。

(1)修改程序,实现按下第二块板卡的按钮A时,在第一块板卡上显示“Hello 
fromB!”。
(2)修改程序,实现按下第三块板卡的按钮A时,在其他两块板卡上显示
“HellofromC!”。
复习思考题
程序运行时,3块板卡A、B、C都属于group1,按下板卡A的按钮A,板卡B和C均显
示信息“HelofromA!” 。

如果按下某一块板卡(如板卡C)的按钮B,只有其他两块属于group1的板卡A和B 
相互之间可以进行通信,如图5.

3所示。


图5.roup1的板卡A和B可以相互通信

3g


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如果再按下另一块板卡(如板卡A)的按钮B,则按下按钮B的同属于group2的两块
板卡A和C之间可以相互通信,如图5.

4所示。


图5.p2的板卡A和C可以相互通信

4 
grou

如果按下第三块板卡(板卡B)的按钮B,则它们都属于group2,3块板卡之间又可以
进行通信,如图5.

5所示。


图5.roup2的3块板卡可以相互通信

5g


第5 章　网络互连........ ..8 1............ 
【例5.5】 “萤火虫”。
编写程序,代码如下: 
from microbit import * 
import radio 
import random 
flash=[Image().invert()*(i/9) for i in range(9, -1, -1)] 
radio.on() 
while True: 
if button_a.was_pressed(): 
radio.send('flash') 
incoming=radio.receive() 
if incoming=='flash': 
sleep(random.randint(50, 350)) 
display.show(flash, delay=100, wait=False) 
if random.randint(0, 9)==0: 
sleep(500) 
radio.send('flash') 
.................................................................................... 
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.................................................................................... 
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Image().invert()用于通过反转源图像中像素的亮度来产生新图像。
flash=[Image().invert()*(i/9)foriinrange(9,-1,-1)]用于实现动画效果。
sleep(random.randint(50,350))用于随机进行短时间的休息(多块micro:bit错开
时间,“萤火虫”显示效果更佳)。
ifrandom.randint(0,9)==0用于显示动画的每块micro:bit有1/10的概率将动
画传递给其他micro:bit,这就使得“萤火虫”在多个设备间闪光成为可能。
小贴士.......... 
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运行程序,9块micro:bit的运行效果如图5.6所示。
图5.6 9块micro:bit的运行效果

.......... ..82.. 开..源..智..能..硬..件..开..发..案..例教..程.. 
5.2 实践:简易POS机
科技发展日新月异,技术不断升级,给人们的生活带来了翻天覆地的变化,也让生活越
来越方便。
在付款方面,古代都是以物换物,之后出现了作为等价物的金属币,再之后更加轻便的
纸币慢慢出现。现在,人们出门基本不需要带现金,需要付款的时候,直接刷卡或者使用微
信、支付宝等进行电子支付即可。
电子支付具有方便、快捷、高效、经济的优势,用户可以随时随地完成整个支付过程,支
付费用仅相当于传统支付的几十分之一,甚至几百分之一。
电子支付的发展经历了5个阶段。
第1阶段是银行利用计算机处理银行之间的业务,办理结算。
第2阶段是银行计算机与其他机构计算机之间资金的结算,如代发工资等业务。
第3阶段是利用网络终端向客户提供各项银行服务,如自助银行。
第4阶段是利用银行销售终端向客户提供自动的扣款服务。
第5阶段是基于Internet的电子支付,它将第4阶段的电子支付系统与Internet进行
整合,实现随时随地通过Internet进行直接转账结算,形成了电子商务交易支付平台。
下面,模拟制作一个简单的电子支付系统———简易POS机。
首先,需要选择扣款的值,因为micro:bit主控板只有两个按钮,所以没有办法像键盘
这样直接输入。这里选择使用变量:按钮A 每按下一次,变量的值加1,到需要扣款的数
字(假设扣款的数在10以内);按下按钮B,把扣款的值发送出去。
【例5.6】 发送需要扣款的值。
编写程序,代码如下: 
from microbit import * 
import radio 
radio.on() 
radio.config(channel=1) 
shu=0 
while True: 
display.show(shu) 
if(button_a.was_pressed()): 
shu=shu+1 
if shu==10: 
shu=0 
if (button_b.was_pressed()): 
message=str(shu) 
radio.send(message)