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# 在 BBC micro:bit 上學 Python
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作：Alan Wang, Feb 2021
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本指南採用 [GNU 3.0 通用公共授權](https://www.chinasona.org/gnu/gnulgpl-v3-tc.html)
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## 關於本指南
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這份指南不是替兒童而寫，而是有興趣使用 BBC micro:bit 開發板為媒介來學習 Python 語言的成人或青少年。
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現有的書籍或網路教材，在談及 micro:bit 的 Python 教學時，多半著重在 micro:bit 的功能和相關的範例，卻鮮少深入 Python 的語言特色。這份指南的目的是借用 micro:bit 的硬體特色來介紹 Python 的重要概念，好讓學習者將來能將之應用在正式的 Python 程式開發。
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至於 micro:bit 是什麼、為什麼現在要學 Python，這些在網路上已經有非常多討論，這裡就不再贅述。
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## 閱讀本指南所需的準備
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本指南會使用 2020 年 10 月後上市的新版 [micro:bit V2](https://microbit.org/zh-tw/new-microbit/)，但大部分程式碼也適用於 V1。筆者推薦使用 V2，因為價格相近但規格更佳，有更多記憶體執行 Python 直譯器。
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你也需要 micro USB 線以及一台有 Google Chrome 瀏覽器的電腦，就這樣。不須安裝其他東西。
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### Python 編輯器
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打開 https://python.microbit.org/v/2 ：
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這是 micro:bit 官方提供的線上版瀏覽器，雖然簡單，但就本指南的目的來說夠用了。後面有機會的話，筆者會在談如何使用其他 Python 編輯器。
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畫面上方有五個大按鈕：
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* Download/Flash (下載/燒錄)
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* Connect/Disconnect (連線/解除連線)
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* Load/Save (上載檔案/存檔)
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* Open Serial/Close Serial (打開 REPL/關閉 REPL)
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* Help (線上說明)
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按鈕的內容會因與 micro:bit 連線與否而有所不同。
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### 與 micro:bit 連線和燒錄第一支程式／韌體
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Python 是直譯式語言，這表示程式運作的地方必須裝有直譯器。幸好，官方編輯器簡化了這個流程：你從編輯器下載的 .hex 程式檔中，有一部分會包著 micro:bit 用的 Python 韌體，剩下的則是你寫的程式（又稱草稿碼）。即使你的 micro:bit 之前並沒有安裝 Python 韌體，只要燒錄一次程式就會自動完成韌體安裝。這也使得第一次燒錄──或者在使用過其他語言後重新燒錄──Python 會花較久的時間。
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> micro:bit 使用的 Python 實際上是 Micropython──設計給記憶體有限的開發版的 Python 版本。Micropython 本身就有好幾種版本，針對不同類型的開發板而作，不過它們都是是以 Python 3.4 為基礎。所以，Python 3.4 擁有的核心語言功能，在 micro:bit 都是可以使用的。
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那麼，我們就來燒錄一支程式，直接用官方編輯器一打開就出現的程式即可：
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```python
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# Add your Python code here. E.g.
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from microbit import *
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while True:
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display.scroll('Hello, World!')
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display.show(Image.HEART)
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sleep(2000)
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```
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將 micro:bit 接上電腦，然後按畫面中的 **Connect**，讓 Chrome 瀏覽器跟你的裝置連線：
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連線後按 **Flash**。等待程式燒錄作業結束。
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> 較近期的 micro:bit 的韌體支援 WebUSB，讓瀏覽器能跟 USB 裝置連線，這麼一來編輯器就能直接下載程式到 micro:bit 上。現在市售的 micro:bit 應該都有新韌體了；但若你沒辦法連線，請用 Download 下載 .hex 檔後複製／貼上到 micro:bit 的 USB 磁碟區。
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## REPL 互動介面
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想學 Python，就不可不知 **REPL**（Read-Eval-Print Loop，讀取-求值-輸出循環）。簡單說，這是 Python 直譯器的互動介面，能讓開發者用來做簡單的測試、探索 Python 的功能、讀取程式的回應等等，不管在電腦或開發板上，對程式開發者來說都是很實用的工具。
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在 micro:bit 連線的情況下，點編輯器的 **Open Serial**，然後點按鈕下方右側的「Send CTRL-C for REPL」或直接在鍵盤上按 Ctrl+C。你應該會看到以下畫面：
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這幾行文字
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```
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MicroPython v1.13 on 2020-12-21; micro:bit v2.0.0-beta.3 with nRF52833
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Type "help()" for more information.
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>>>
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```
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就是 REPL 的提示，類似 Windows 命令提示字元或 Unix 的終端機。它告訴我們 Python 直譯器的版本，並等待我們輸入指令。
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現在於 >>> 後面輸入 1 + 2，並按 Enter：
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```
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>>> 1 + 2
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3
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```
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可以發現 Python 直譯器解讀了你輸入的程式，並自動算出答案。
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現在，照 REPL 提示所說的輸入 help()：
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```
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>>> help()
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Welcome to MicroPython on the micro:bit!
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Try these commands:
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display.scroll('Hello')
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running_time()
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sleep(1000)
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button_a.is_pressed()
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What do these commands do? Can you improve them? HINT: use the up and down
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arrow keys to get your command history. Press the TAB key to auto-complete
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unfinished words (so 'di' becomes 'display' after you press TAB). These
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tricks save a lot of typing and look cool!
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Explore:
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Type 'help(something)' to find out about it. Type 'dir(something)' to see what
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it can do. Type 'dir()' to see what stuff is available. For goodness sake,
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don't type 'import this'.
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Control commands:
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CTRL-C -- stop a running program
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CTRL-D -- on a blank line, do a soft reset of the micro:bit
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CTRL-E -- enter paste mode, turning off auto-indent
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For a list of available modules, type help('modules')
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For more information about Python, visit: http://python.org/
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To find out about MicroPython, visit: http://micropython.org/
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Python/micro:bit documentation is here: https://microbit-micropython.readthedocs.io/
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```
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這是 micro:bit 的 MicroPython 內建的訊息，包含一些簡單的指引。注意到這兒也提到了 Ctrl+C 和 Ctrl+D，前者是用來中斷 micro:bit 目前執行的程式（程式執行時不會出現前面的提示），而 Ctrl+D 是用來強迫 micro:bit 重開機，以便重新測試程式。
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現在試試這個：
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```
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>>> help('modules')
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__main__ math os ucollections
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audio microbit radio urandom
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builtins micropython speech ustruct
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gc music sys utime
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machine neopixel uarray
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Plus any modules on the filesystem
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```
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現在 REPL 列出了 MicroPython 中的所有模組（module）。之後我們會看到它們是什麼，以及要如何使用。
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## Python 的基礎：陳述／運算式，物件，模組
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（持續寫作中...）
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