Python 程式實習：MakeCode Python 如何指揮 micro:bit 硬體？

當我們寫下 radio.send_value("x", 35) 或 cuteBot.motors(60, 60) 時，真正發生了什麼？本教材帶你理解：程式碼不是直接碰觸硬體，而是經過編譯、執行環境與硬體介面，最後才變成 LED、無線訊號、感測器讀值與馬達動作。

一、學習目標

• 分辨 MakeCode Python、MicroPython 與電腦 IDLE Python 的差異。
• 說明 MakeCode Python 從程式碼到 micro:bit 硬體動作的流程。
• 理解事件驅動程式與一般由上而下執行程式的差別。
• 能從 API 名稱推論其操作的硬體資源與通訊方式。

二、先釐清：它們不在同一個 Python 世界

環境	主要用途	程式在哪裡執行？
MakeCode Python	以 Python 風格控制 micro:bit、Radio、馬達與感測器	編譯後，在 micro:bit 上執行
IDLE Python	檔案、資料分析、網頁、AI 與一般軟體開發	電腦上的 CPython
MicroPython	在微控制器上執行 Python 直譯器	支援 MicroPython 韌體的微控制器

三者都有 if、for、while、def 等共通語法；但可呼叫的函式庫、執行方式與目標硬體不同。MakeCode Python 的重點是「用接近 Python 的語法，使用 MakeCode 的硬體 API」。

三、從程式碼到硬體：中間經過了什麼？

MakeCode
Python

→

PXT 轉換
與編譯

→

.hex
機器碼

→

micro:bit
執行環境

→

LED、Radio、
腳位、I2C、馬達

你按下「下載」時，MakeCode 會將程式編譯成 micro:bit 的 ARM 處理器可執行的 .hex 檔。下載到開發板後，micro:bit 的執行環境才依序處理按鍵、時間、無線接收與硬體控制。

四、API 是硬體的翻譯字典

MakeCode Python	它要做什麼？	底層硬體資源
basic.show_number(51)	在板子上顯示 51	5×5 LED 矩陣
radio.send_value("x", 35)	送出 x 軸控制資料	2.4 GHz 無線電
pins.digital_write_pin(...)	輸出高、低電位	GPIO 腳位
cuteBot.motors(60, 60)	設定左右輪速度	腳位或 I2C 與馬達驅動板

擴充功能的價值，是將複雜的電路與通訊細節包裝成可讀的 API。學生仍要理解：函式不是魔法，它是在請底層系統操作某項硬體資源。

五、MakeCode 為什麼常用事件？

在 IDLE 中，我們常把程式想成由上而下執行；但硬體系統必須隨時等候按鍵、無線資料或感測器變化，因此 MakeCode 常採用事件驅動。

def on_received_value(name, value):
    if name == "x":
        xValue = value

radio.on_received_value(on_received_value)

這段程式的意思不是「立刻執行一次後結束」，而是向執行環境登記：以後只要收到廣播鍵值，就呼叫這個函式。

相對地，basic.forever() 則適合放需要持續檢查的工作，例如馬達輸出、逾時判斷或感測距離。

六、程式實驗：觀察同一個概念在不同環境的差異

實驗 A：顯示與輸出

# MakeCode Python：對硬體說話
basic.show_number(51)

# IDLE Python：對終端機說話
print(51)

實驗 B：重複執行與逾時安全

def on_forever():
    if control.millis() - lastReceiveTime > 500:
        cuteBot.motors(0, 0)

basic.forever(on_forever)

請學生回答：這段程式為何要持續執行？若只檢查一次，斷線安全還有效嗎？

七、常見錯誤與除錯方法

現象	可能原因	檢查方式
IDLE 找不到 basic	在錯誤環境執行 MakeCode API	改回 MakeCode Python；或重寫為電腦版程式。
程式不能轉回積木	某些 Python 寫法無法雙向轉換	保留 Python 模式並檢查是否可編譯下載。
小車不動	群組不同、未收到資料或安全條件成立	先顯示群組、資料值與逾時計時。

八、挑戰任務：從硬體控制走向系統設計

1. 為 Q霸小車新增一個「狀態回報」訊息，讓搖桿知道小車是否避障或斷線。
2. 把遙控系統畫成資料流圖，標示程式、執行環境、無線傳輸與硬體輸出。
3. 比較 MakeCode Python 與 IDLE Python：若要做「兒童館小車使用紀錄」應在哪一端執行？為什麼？

本課結論：MakeCode Python 讓我們用接近 Python 的方式撰寫硬體邏輯；編譯器與 micro:bit 執行環境則負責把這些指令變成真正的電氣訊號與裝置行為。理解這層關係，才能從「會寫積木」進階到「能設計可靠的智慧系統」。