2 Erste Programme ...

In diesem Kapitel schreibst du deine ersten Programme. Du erfährst, wie du Programme erstellst, abspeicherst und auf dein Calliope-Board überträgst.

Dieses Kapitel wurde von Nadine Bergner geschrieben.

2.1 So wirst du zum Programmierer oder zur Programmiererin

Du hast schon erfahren, dass Programmieren bedeutet, ein Programm für ein technisches Gerät, also zum Beispiel einen Computer oder auch deinen Calliope mini, selber zu schreiben. Menschen, die programmieren, nennt man Programmiererinnen oder Programmierer. In diesem Kapitel wirst du selbst zu einer Programmiererin oder einem Programmierer.

Beim Programmieren ist es wie beim Lesen, Schreiben oder Rechnen: Es geht nicht immer alles glatt und manchmal passieren Fehler. Das ist auch gar nicht schlimm und passiert sogar den Profis jeden Tag.

Ein Tipp zum Programmieren

Fehler passieren jedem; und das ist auch gar nicht schlimm, denn wenn ein Programm einmal nicht das tut, was du möchtest, kannst du ja jederzeit ein neues Programm auf deinen Calliope mini aufspielen. Also nicht gleich aufgeben, wenn etwas nicht klappt. Starte einen neuen Versuch und probier es noch einmal.

Wenn du ein tolles Programm fertiggestellt hast, kannst du es speichern, sodass du es immer wieder benutzen und weiter verbessern kannst. Du kannst deine Programme auch mit anderen teilen und tauschen. Dazu speicherst du dein Programm auf deinem Computer ab und schickst es einer anderen Person per E-Mail oder überreichst es auf einem USB-Stick. So wirst du ganz schnell viele tolle Projekte umsetzen können.

Alles, was du zum Programmieren brauchst, ist:

2.2 Dein erstes Programm »Calliope mini lacht«

Jetzt geht es aber richtig los! Hier programmierst du dein erstes Programm für deinen Calliope mini.

2.2.1 Der PXT-Editor

Ein solches Computerprogramm schreibt man nicht in einem normalen Textverarbeitungsprogramm wie zum Beispiel Microsoft Word, sondern in einem Editor.

Editor und Programmiersprachen

Ein Editor bzw. eine Programmierumgebung ist ein Werkzeug, mit dem man Programme in einer Sprache schreiben kann, die auch technische Geräte wie Computer und der Calliope mini verstehen. Solche Sprachen nennt man Programmiersprachen.

Programme für den Calliope mini kannst du in verschiedenen Editoren schreiben. Alle haben verschiedene Vor- und Nachteile. Manche sind einfacher zu bedienen, haben aber weniger Möglichkeiten. In diesem Buch lernst du, wie du im PXT-Editor programmierst.

Editoren für Calliope

Eine Übersicht über die verfügbaren Editoren für den Calliope mini findest du unter https://calliope.cc/editor.

Beachte bitte, dass wir in diesem Buch alle Projekte mit dem Calliope mini durchführen, das rechts das Logo hat. Schau bitte in den Anhang (Seite 299), wenn du nicht genau sicher bist, welches Calliope-Board du benutzt.

Der PXT-Editor

Um mit dem Programmieren zu beginnen, besuche die Webseite https://mini.pxt.io/

Falls du noch nicht weißt, wie man eine Webseite aufruft, bitte deine Eltern oder einen anderen Erwachsenen um Hilfe.

Wenn du die Webseite aufrufst, also den Editor startest, siehst du bereits sehr viele Knöpfe und auch einen künstlichen Calliope mini. Damit du dich auf der Webseite zurechtfindest, erfährst du nun, wozu die ganzen Knöpfe da sind.

Abb. 2–1 Der PXT-Editor

Wenn du diese Webseite zum ersten Mal öffnest, erscheint unten rechts eine Meldung in einer schwarzen Box.

Abb. 2–2 Meldung zur Verwendung von Cookies

Diese Meldung zeigt dir an, dass die Webseite Informationen in einer Datei (ein sogenanntes Cookie) speichert. Diese Daten sind zum Beispiel Informationen über das Gerät, mit dem du die Webseite besuchst. Diese Daten werden vom Anbieter der Webseite genutzt, um Statistiken zu erstellen, zum Beispiel, wie viele Besucher der Webseite ein Windows-Betriebssystem nutzen. Für diese Webseite ist dies nicht kritisch. Du musst zu keinem Zeitpunkt deinen Namen oder andere persönliche Daten eintragen. Somit kannst du die Meldung auf dem »X« in der oberen rechten Ecke wegklicken.

Jetzt kannst du dir den PXT-Editor erst einmal in Ruhe anschauen. Hier werden dir alle Bestandteile einzeln erklärt.

(Programmier-)Befehl

Jedes Computerprogramm besteht aus wenigen oder auch ganz vielen Befehlen. Ein Befehl ist ein Baustein, der dem Programm sagt, was es tun soll. Der Calliope mini hört beispielsweise auf den Befehl »setze LED-Farbe auf Rot«.

(Programmier-)Block

In manche Befehle kannst du weitere Blöcke einbauen. Solche Blöcke haben an der linken Seite eine Ausbuchtung wie ein Puzzleteil. Diese Blöcke kannst du nicht einzeln verwenden, du musst sie immer in einen Befehl einbauen.

2.2.2 Erste Befehle kennenlernen

Wenn du die Seite das erste Mal aufrufst, siehst du direkt ein erstes Beispielprogramm. Dieses Beispielprogramm besteht aus drei Programmierbefehlen, die wie Puzzleteile ineinandergreifen.

Abb. 2–3 Das erste Beispiel-Programm

Wenn du dir die drei Programmierbefehle einmal einzeln anschaust, hast du sicher schon eine Idee, was dieses Programm macht.

Dauerschleife

Der oberste Befehl, der die anderen beiden umgibt, ist eine Schleife. Dies bedeutet aber nicht, dass sich der Calliope mini die Schuhe bindet, sondern dass ein bestimmtes Programmstück immer wieder ausgeführt wird, wie bei einer Schleife. Es gibt verschiedene Schleifen. Diese hier heißt »dauerhaft«, was bedeutet, dass das Programmstück unendlich lange ausgeführt wird. Es gibt auch Schleifen, die zum Beispiel nach einer gewissen Anzahl an Durchläufen automatisch enden. Eine Dauerschleife kannst du nur beenden, indem du das USB-Kabel herausziehst oder ein anderes Programm auf deinen Calliope mini spielst.

Abb. 2–4 Eine Dauerschleife

LED-Display ansteuern

Der zweite und dritte Befehl sind eigentlich die gleichen, sie heißen »zeige LEDs« und dienen dazu, das LED-Display anzusteuern.

Wie du schon im Simulator links sehen kannst, sorgt dieses Programm dafür, dass auf dem Calliope mini ein Smiley blinkt.

Das Smiley blinkt, da der erste Befehl sagt, dass ein Smiley angezeigt werden soll. Also, dass genau die LEDs leuchten sollen, die ausgewählt wurden. Der zweite Befehl sagt aber, dass alle LEDs aus sein sollen. Und da die Dauerschleife diese beiden Befehle immer wieder abwechselnd aufruft, blinkt das Smiley.

Wenn du nun dem Smiley eine Nase hinzufügen möchtest, musst du einfach nur bei dem oberen Befehl die LED ganz in der Mitte anklicken.

Abb. 2–5 Verändertes Programm: Smiley mit Nase

Sofort hat auch das blinkende Smiley im Simulator eine leuchtende Nase bekommen.

2.2.3 Übertragen des Programms auf den Calliope mini

Nun ist es an der Zeit, das Programm auf deinen echten Calliope mini zu übertragen. Das passiert in folgenden drei Schritten:

  1. Du musst dein Programm herunterladen. Dazu drückst du auf den großen grünen Knopf unten links. Damit lädst du das Programm aus dem Internet auf deinen Computer herunter.

    Gleichzeitig wird dir ein Fenster angezeigt, in dem dir erklärt wird, was die nächsten Schritte sind. Dieses Fenster öffnet sich immer, sodass du dort auch jederzeit nachschauen kannst, wenn du nicht mehr weißt, wie es genau geht.

    Abb. 2–6 Anleitung zum Herunterladen des Programms auf den Calliope mini

  2. Als Nächstes musst du deinen Calliope mini mit dem USB-Kabel an den Computer anschließen (falls er nicht bereits angeschlossen ist).
  3. Dann musst du das Programm, das nun in deinen Download-Ordner heruntergeladen wurde, auf den Calliope mini verschieben.

Vorgehen bei anderen Betriebssystemen

Nicht alle Computer arbeiten an dieser Stelle gleich. Das liegt zum einen am Betriebssystem, also, ob du an einem Windows-, Linux- oder Apple-Gerät sitzt. Zum anderen laden verschiedene Browser (z. B. Mozilla Firefox, Google Chrome oder der Internetexplorer) die Dateien in unterschiedliche Ordner herunter. Es kann sogar sein, dass du beim Klicken auf »Herunterladen« gefragt wirst, wo das Programm gespeichert werden soll. Dann kannst du direkt deinen Calliope mini auswählen (siehe unten).

Dieser Schritt ist beim ersten Mal nicht ganz einfach und funktioniert auch nicht auf jedem Computer gleich, daher frag am besten einen Erwachsenen oder deine älteren Geschwister um Hilfe.

Zuerst öffnest du den Explorer auf deinem Computer. Das Symbol dazu sieht nicht immer ganz gleich aus. Wenn du an einem Windows-Computer sitzt, ist dies ein gelbes Ordnersymbol. Darauf musst du klicken bzw. doppelklicken.

Wenn du den Explorer geöffnet hast, sieht das Fenster etwa so aus wie in der nächsten Abbildung:

Abb. 2–7 Explorer-Fenster

Links in der Leiste siehst du schon das Wort »Downloads«. In diesen Ordner hast du eben dein Programm für den Calliope mini heruntergeladen. Daher wechsle mit einem Klick in den Ordner »Downloads«.

In diesem Ordner könnten mehrere Dateien liegen, die alle ganz verschiedene Namen haben können. Du musst nun die eine Datei suchen, die die Endung ».hex« hat. Vermutlich heißt diese Datei »mini-Ohne-Titel.hex«, da du deinem Projekt noch keinen Namen gegeben hast.

Eine hex-Datei

Die Programme für den Calliope mini können verschiedene Namen haben, aber sie haben immer die Endung ».hex«. Die Datei, in der das Programm gespeichert wird, heißt also immer »Name.hex«, wobei der Name des Programms später von dir selbst festgelegt werden kann.

Abb. 2–8 Ordner »Downloads« mit verschiedenen Dateien

Wenn du die richtige Datei gefunden hast, kannst du sie ausschneiden. Klicke dazu mit der rechten Maustaste auf die hex-Datei und wähle dann »Ausschneiden« aus.

Links in der Spalte, in der auch der Ordner »Downloads« angezeigt wird, siehst du etwas weiter unten den Ordner für deinen Calliope mini. Klicke also nun auf »MINI«.

Abb. 2–9 Ordner »MINI« auswählen

In diesem Ordner sind bereits zwei Dateien. Die kannst du einfach dort lassen und dein Programm dazu speichern. Dazu wieder mit der rechten Maustaste unter die beiden vorhandenen Dateien klicken und »Einfügen« auswählen.

Abb. 2–10 Inhalt des Ordners »MINI«

Dann musst du kurz warten, bis dein Programm auf dem Calliope mini (also in dem Ordner »MINI«) gespeichert wurde. Währenddessen blinkt eine kleine gelbe LED auf dem Calliope mini, die dir anzeigt, dass er gerade arbeitet. Wenn das Programm übertragen wurde und alles geklappt hat, siehst du auf deinem Calliope mini ein Smiley mit Nase blinken.

Herzlichen Glückwunsch, du hast dein erstes Programm geschrieben und auf den Calliope mini übertragen!

Wenn du magst, kannst du auch ganz andere Muster auf dem LED-Display anzeigen lassen. Probier doch einmal auch folgende Dinge aus:

2.3 Erstes eigenes Programm »Deinen Namen schreiben«

Nachdem du nun bereits Profi darin bist, dein Programm auf den Calliope mini zu übertragen, bist du bereit, ein eigenes neues Programm zu schreiben, denn dein Calliope mini kann noch viel mehr, als nur ein Smiley anzeigen zu lassen.

Ziel: Eigenen Namen schreiben

Nun soll der Calliope mini nicht nur ein Symbol, eine Ziffer oder einen einzelnen Buchstaben darstellen, sondern deinen eigenen Namen als Laufschrift anzeigen.

Laufschrift

Eine Laufschrift ist ein Text, der von rechts nach links durchs Bild wandert, wie du es vielleicht von elektronischen Anzeigen an Bushaltestellen, auf den Bildschirmen im Bus oder auch aus einem Schaufenster kennst.

Abb. 2–11 Befehlsgruppen

Zum Programmieren musst du nun zurück auf die Webseite mit dem PXT-Editor gehen. Falls dort noch das Fenster mit den Tipps zum Herunterladen deines letzten Programms angezeigt wird, kannst du es einfach mit einem Klick auf »Fertig« schließen. Nun siehst du wieder dein altes Programm. Da du in den nächsten Kapiteln viele Programmierbefehle kennenlernen wirst, hier noch ein Tipp, woher du immer weißt, in welcher Gruppe (aus der Liste in der Mitte des Editors) du einen Befehl oder einen Block findest.

Farbe der Programmierbefehle und -blöcke

An der Farbe der Programmierbefehle und -blöcke erkennst du immer direkt, zu welcher Gruppe sie gehören.

An der hellblauen Farbe der drei Befehle im Smiley-Beispielprogramm kannst du erkennen, dass sie alle zur Gruppe »Grundlagen« gehören.

2.3.1 Löschen von Befehlen und Programmen

Damit du ein neues Programm schreiben kannst, musst du als Erstes das bestehende Programm löschen.

Löschen von Befehlen, Blöcken oder einem kompletten Programm

Um das gesamte Programm zu löschen, klickst du auf den obersten Befehl (hier ist das der Befehl »dauerhaft«), hältst die Maustaste gedrückt und ziehst das alte Programm nach links, dorthin, wo die Befehlsgruppen aufgelistet sind. Dort wird dann ein Mülleimer-Symbol an-gezeigt. In diesen Mülleimer kannst du das alte Programm schieben. Das Gleiche kannst du auch mit einzelnen Befehlen oder Blöcken machen, wenn du dein Programm nur ein wenig verändern möchtest, statt komplett neu anzufangen.

Abb. 2–12 Symbol »Mülleimer« zum Löschen

Wichtig ist nun, dass deine Programmierfläche rechts komplett leer ist. Falls da noch andere Programmierbefehle übrig sind, solltest du diese ebenfalls löschen, bevor du mit deinem neuen Programm startest.

2.3.2 Dauerschleife anlegen

Jetzt ist es an der Zeit, dass du dein eigenes Programm schreibst. Öffne dazu die Befehlsgruppe »Grundlagen« mit einem einfachen Klick. Sofort öffnet sich eine Übersicht über alle Programmierbefehle und -blöcke in dieser Gruppe.

Abb. 2–13 Anzeige der Programmierbefehle und -blöcke in der Gruppe »Grundlagen«

Damit dein Name später auch durchgehend als Laufschrift erscheint, brauchst du zuerst wieder den Programmierbefehl »dauerhaft«. Sobald du den Befehl anklickst, verschwindet das zusätzliche Fenster und du kannst den Befehl auf der Programmieroberfläche ablegen. Dabei ist es egal, wo genau du den Befehl platzierst. Am besten oben links, damit auch die weiteren Befehle noch Platz haben. Wie du im Simulator schon siehst, passiert im Moment noch gar nichts, da du noch nicht programmiert hast, was denn dauerhaft passieren soll.

2.3.3 Text als Laufschrift ausgeben

Dazu musst du nun noch einmal die Gruppe »Grundlagen« öffnen und dort den Befehl »zeige Zeichenfolge« anklicken und ebenfalls auf die Programmierfläche ziehen.

Zeichenfolge

Der Begriff »Zeichenfolge« bedeutet nichts anderes als Text, denn ein Wort besteht ja aus mehreren Zeichen, also Buchstaben, die in einer Folge hintereinander stehen. Zwischen zwei Wörtern befindet sich ein Leerzeichen, daher ist auch ein kompletter Satz eine Zeichenfolge.

Wenn du den Befehl »zeige Zeichenfolge« auf die Programmierfläche gezogen hast, hast du sicher schon bemerkt, dass er nur ausgegraut erscheint. Im Simulator siehst du auch, dass immer noch nichts passiert, also noch kein Text angezeigt wird.

Abb. 2–14 Ausgegrauter Befehl »zeige Zeichenfolge«

Form der Programmierbefehle

Die Programmierbefehle haben verschiedene Formen. Manche haben oben eine kleine Delle. Das bedeutet, dass sie in einen anderen Befehl eingebaut werden müssen und nicht alleine stehen dürfen.

Der Befehl »zeige Zeichenfolge« hat oben eine solche kleine Delle und gehört damit zu den Befehlen, die nicht alleine funktionieren, sondern in einen anderen Befehl eingebaut werden müssen.

Im Befehl »zeige Zeichenfolge« siehst du einen eingebauten Programmierblock. An dieser Stelle musst du dich darum nicht weiter kümmern, da automatisch bereits ein Textblock mit dem Text »Hello!« eingefügt wurde.

Wenn du ganz genau hinschaust, siehst du beim Befehl »dauerhaft« in der Lücke in der Mitte einen kleinen Hubbel, der genau zu der Delle im Befehl »zeige Zeichenfolge« passt. Damit du ein funktionierendes Programm hast, musst du nun also den Befehl »zeige Zeichenfolge« in den Befehl »dauerhaft« einbauen. Die Befehle werden wie bei einem Puzzle zusammengesetzt. Wenn das gelungen ist, sind beide Befehle hellblau und im Simulator wird der Text »Hello!« angezeigt, was das englische Wort für »Hallo« ist.

Abb. 2–15 Programm zur Ausgabe des Textes »Hello!«

Wenn du nun in das Feld klickst, wo der Text »Hello!« steht, kannst du dort deinen eigenen Namen eintragen.

2.3.4 Programm testen und erweitern

Nun ist es wieder an der Zeit, dein Programm auf den Calliope mini zu übertragen. Klicke also auf »Herunterladen« und folge wieder der Anleitung, damit dein Name auch auf deinem echten Calliope mini angezeigt wird.

Das klappt natürlich nicht nur mit deinem Namen, sondern auch mit dem deiner Mutter, deines Vaters, deines Haustiers oder auch mit jedem anderen Wort. Du kannst sogar auch mehrere Wörter eintragen, versuch doch einmal Folgendes:

»Pause«-Befehl

Wichtig beim Befehl »pausiere (ms)« ist, dass die Zeit, wie lange die Pause dauern soll, in Millisekunden (daher die Abkürzung »ms«) angegeben werden muss. Eine Millisekunde ist ein Tausendstel einer Sekunde. Wenn du also möchtest, dass dein Calliope mini eine Pause von 1 Sekunde macht, musst du in den Befehl »1000« eintragen, bei 2 Sekunden »2000« und so weiter.

2.4 Calliope mini macht Musik

Super, jetzt kennst du dich mit dem LED-Display ja bereits prima aus und kannst Text und Symbole anzeigen lassen. Aber wäre es nicht klasse, wenn dein Calliope mini dazu auch noch Musik macht?

Du kannst hier entweder dein letztes Programm weiter verwenden oder auch ein neues Programm beginnen. Wenn du ein neues Programm schreiben möchtest, brauchst du zuerst wieder den Befehl »dauerhaft«.

Fehlerquelle: doppelte Befehle

Falls du versehentlich einmal den Befehl »dauerhaft« doppelt auf deine Programmierfläche gezogen hast, wird der zweite Befehl ausgegraut. Genau dies passiert auch, wenn du Befehle mit einer kleinen Delle oben nicht richtig in einen anderen Befehl einbaust. Alle ausgegrauten Befehle werden nicht ausgeführt, werden also von deinem Calliope mini ignoriert. Bevor du dein Programm auf den Calliope mini überträgst, solltest du immer prüfen, ob es ausgegraute Befehle gibt. Erst wenn alle Befehle farbig dargestellt werden, kann der Calliope mini dein Programm richtig ausführen.

Abb. 2–16 Fehlerquelle: ausgegraute Befehle

2.4.1 Töne abspielen

Damit der Calliope mini Musik machen kann, brauchst du einen Befehl aus der Gruppe »Musik«. Öffne die Gruppe und zieh den Befehl »spiele Note [C] für [1 Takt]« in deine Dauerschleife. Wenn der Lautsprecher an deinem Computer eingeschaltet ist, wirst du nun auch schon einen einzelnen Ton hören. Dieser Ton kommt vom Simulator, da dieser zur Ausgabe von Tönen die Lautsprecher deines Computers benutzt. Falls sich in deiner Dauerschleife nur der Befehl »spiele Note [C] für [1 Takt]« befindet, hörst du den Ton ganz schnell hintereinander. Falls du gleichzeitig noch einen Lauftext programmiert hast, ertönt der Ton immer nur dann, wenn die Laufschrift einmal durchgelaufen ist.

Abb. 2–17 Abfolge von zwei Befehlen

In diesem Beispiel wird zuerst der gesamte Text »Hallo, wie geht es?« angezeigt, bevor einmal der Ton »C« ertönt. Dann wird erneut der Text ausgegeben, bevor wieder der Ton ertönt und so weiter. Die Befehle »zeige Zeichenfolge« und »spiele Note« werden abwechselnd ausgeführt.

2.4.2 Lieder komponieren

Du kannst jetzt versuchen, ein eigenes kleines Lied zu komponieren.

2.5 Programme umbenennen, speichern und weiter bearbeiten

2.5.1 Programme benennen und speichern

Wenn dir ein Programm ganz besonders gut gefällt, kannst du es auf deinem Computer speichern. Unten siehst du (rechts neben dem Knopf zum Herunterladen) ein Feld in dem »Ohne Titel« steht.

Abb. 2–18 Umbenennen und Speichern des Programms

Dies zeigt dir an, dass dein Projekt bisher noch keinen eigenen Namen hat. Du kannst dir einen passenden Namen überlegen und in das Feld schreiben. Anschließend drückst du auf das »Speichern«-Symbol rechts daneben. Damit hast du dein Programm (genau wie bei einem Klick auf »Herunterladen«) in den »Download«-Ordner deines Computers gespeichert. Von dort kannst du es auf deinen Calliope mini verschieben oder auch an einen anderen Ort auf deinem Computer. Du gehst wie folgt vor:

Falls du den Computer mit anderen teilst oder dich noch nicht so gut mit dem Speichern von Dateien auskennst, bitte jemanden, dir dabei zu helfen. Du möchtest ja nicht, dass jemand anderes versehentlich deine Programme löscht, also sag besser kurz Bescheid, wo du deine Programme abspeicherst.

2.5.2 Programme importieren und weiter bearbeiten

Wenn du nun später an einem deiner Projekte weiterarbeiten möchtest, musst du folgende Schritte gehen:

  1. Öffne wieder den PXT-Editor in deinem Browser.
  2. Klicke oben auf »Projekte«.
  3. Klicke dann auf »Datei importieren …«.

    Abb. 2–19 Neues Projekt erstellen oder vorhandene Datei importieren

    Importieren

    Das Wort »Importieren« kennst du vielleicht schon von Waren, die aus dem Ausland nach Deutschland importiert werden, damit auch wir Ananas oder andere Früchte essen können, die in Deutschland nicht wachsen. Importieren im PXT-Editor bedeutet ebenfalls, dass du etwas von außerhalb einfügst. In diesem Fall fügst du deine Programmdatei (mit der Endung ».hex«), die du früher einmal abgespeichert hast, in den PXT-Editor ein.

  4. Nun kannst du unter »Datei auswählen« die gespeicherte Datei auf deinem Computer auswählen, an der du gerne weiterarbeiten möchtest.
    Hierzu musst du in dem geöffneten Fenster wieder den Ordner öffnen, wo du früher einmal dein Projekt abgespeichert hast.

    Abb. 2–20 Datei zum Importieren auswählen

  5. Anschließend solltest du alle verwendeten Programmierbefehle wieder auf der Programmierfläche sehen. Du kannst sie nach Belieben verändern.

Damit du auch immer das richtige Programm findest, ist es wichtig, dass du deinen Projekten passende Namen gibst.