Arduino UNO R4
Na het succes van de Arduino UNO R3 werd op 26 juni 2023 de Arduino UNO R4 gelanceerd! Deze behouden de bekende kenmerken van de UNO familie, zoals dezelfde vormfactor, shield compatibiliteit, 5 V spanning en robuustheid, maar deze hebben een hogere verwerkingskracht, meer geheugen en veel nieuwe functies die we hier zullen bespreken.
2 VARIANTEN
De Arduino UNO R4 is beschikbaar in 2 varianten: de UNO R4 Minima en de UNO R4 WIFI.
| UNO R4 Minima (belangrijkste kenmerken) | UNO R4 WiFi (belangrijkste kenmerken) |
| USB-C®-aansluiting | Alles dat de UNO R4 Minima heeft, plus... |
|
RA4M1 van Renesas |
Wi-Fi® / Bluetooth® Low Energy |
|
HID-apparaat (emuleert een muis of een toetsenbord) |
Volledig adresseerbare LED-matrix (12x8 matrix) |
|
Verbeterd voedingsgedeelte (tot 24 V via VIN) |
Qwiic I2C-aansluiting |
| CAN bus | RTC (met ondersteuning voor een back-up batterij) |
| DAC (12 bits) | Runtime Foutdiagnose |
| OP amp |
.
De gelijkenissen van de Arduino UNO R3 en de Arduino UNO R4
De UNO R4 behoudt dezelfde vormfactor, pin out en 5 V bedrijfsspanning als de UNO R3. Dit betekent dat bestaande shields en projecten gemakkelijk kunnen worden overgezet naar het nieuwe bord, gebruikmakend van het unieke en enorme open-source-systeem dat al bestaat voor de Arduino UNO. Aan de softwarekant zijn de meeste bibliotheken out-of-the-box compatibel.
De verschillen tussen de Arduino UNO R3 en de Arduino UNO R4
Meer geheugen en een snellere kloksnelheid
Met meer geheugen en een snellere kloksnelheid kan de UNO R4 preciezere berekeningen uitvoeren en complexere projecten verwerken.
| ATmega328P | RA4M1 | |
| SRAM | 2 KB | 32 KB (16x) |
| Flash | 32 KB | 256 KB voor code (8x) |
| EEPROM | 1 KB | 8 KB (8x) |
| Clock | 16 MHz | 48 MHz (3x) |
Deze specificaties geven nieuwe mogelijkheden zoals:
ā Lange strings opslaan in de sketch
ā Meer bibliotheken in één project gebruiken
ā Complexere projecten creëren met minder risico op geheugenfragmentatie
ā Lange LED-strips of matrices met animaties controleren
ā Golfvormen of samplegegevens met hoge precisie genereren
Dit is een zeer groot voordeel in o.a. de volgende toepassingen:
ā Motorbesturing
ā Data Sensing
ā Wetenschappelijke apparatuur
ā Netwerkverbonden projecten
ā Creatieve en interactieve installaties
ā Kleurdisplays
Nieuwe ingebouwde randapparatuur
ā 12-bits DAC - Een ingebouwde DAC genereert uitgangsspanningen tussen 0 V en 5 V zonder externe componenten. Dit voegt analoog outputvermogen aan Arduino UNO toe, dat kan worden gebruikt om audiogolfvormen te genereren (in combinatie met een externe versterker) of om analoge componenten aan te drijven.
ā CAN-BUS - Dit biedt een industriële oplossing om meerdere randapparaten met elkaar te verbinden via een eenvoudige bus, zoals in auto's, complexe machines of robots. Vergeleken met UART-, I2C- of SPI-bussen ondersteunt CAN-BUS langere afstanden, snellere communicatie en hogere betrouwbaarheid. Omdat UNO R4 het volledige protocol ondersteunt, heb je geen extra shields of extra componenten nodig.
ā OpAmp - Operationele versterkers zijn veelgebruikte circuits in combinatie met Arduino die het mogelijk maken om analoge ingangswaarden met een lage spanning of hoge weerstand te meten die niet direct gemeten kunnen worden met een normale analoge pin. Voorbeelden zijn fotodiodes, piëzo-elektrische sensoren, versnellingsmeters, hydrofoons, vochtigheidsmeters, pH-meters, chemische sensoren, rookdetectoren, audiopickups, microfoons. Omdat UNO R4 een ingebouwde OpAmp heeft, zijn er geen externe schakelingen meer nodig.
ā SWD (alleen Minima) - Met de SWD-poort kan je een programma debuggen dat op het bord loopt met behulp van de Arduino IDE 2.0 via een hardwaredebugger (zoals een J-Link of een ander SWD-compatibel apparaat). Dit staat toe om code te inspecteren, zijn uitvoering te pauzeren en de variabelen te veranderen tijdens runtime.
ā DSP/FPU - Gebaseerd op een Arm® Cortex®-M4 microcontroller, biedt UNO R4 ingebouwde geavanceerde Digital Signal Processing hardware accelerators om signalen te verwerken met behulp van wiskundige berekeningen. Dit kan worden gebruikt om elk analoog signaal te verwerken, zoals het uitgangssignaal van een microfoon, de feedback van een sensor die is ingebouwd in een motorbesturingssysteem of uitgangen van sensor-fusion toepassingen. Dankzij DSP zijn er minder cycli nodig om control-loop-algoritmes uit te voeren, waardoor algoritmen zoals de Fast Fourier Transform naast andere logica geïmplementeerd worden. Deze mogelijkheid is relevant in IoT, motorbesturing, energiebeheer, ingebedde audio, industriële en domotica, gezondheidszorg en wellness-toepassingen.
USB-C connector
De Arduino UNO R4-borden beschikken over een USB-C®-connector:
ā Zeer beschikbaar op de markt, de moderne standaard voor laptops en smartphones en andere moderne Arduino-borden
ā Klein formaat en mechanisch robuust
ā Symmetrisch - eenvoudig in te pluggen
HID DEVICE
Dankzij deze ingebouwde mogelijkheid kan de UNO R4 een muis of toetsenbord simuleren als hij is aangesloten op een
computer via een USB-kabel. Dit maakt het heel eenvoudig om toetsaanslagen en muisbewegingen naar een computer te sturen. Deze functie, die populair werd door de Arduino Leonardo, was niet aanwezig in UNO.
Dit stelt makers in staat om verschillende projecten te maken, waaronder:
ā alternatieve mens-machine interfaces voor gebruikt voor creatieve doeleinden
ā spelcontrollers
ā apparaten voor toegankelijkheid
ā apparaten die moeten communiceren met bestaande computersoftware zonder aangepaste host-side ontwikkeling.
GROTER SPANNINGSBEREIK & ELEKTRISCHE ROBUUSTHEID
ā Het bereik van de ingangsspanning voor UNO R4-borden werd vergroot en deze kan tot 24 V gevoed kunnen worden. Dit maakt het mogelijk om het bordje te gebruiken in combinatie met motoren of LEDstrips (of andere actuatoren) met één enkele voeding.
ā De printplaat heeft een verbeterd thermisch ontwerp, waardoor de bedrijfstemperatuur van de printplaat verlaagt wanneer deze gevoed wordt met de hogere spanningen.
ā Het circuit werd ontworpen met verschillende beveiligingen om de kans te verkleinen dat bedradingsfouten door onervaren gebruikers (zoals omgekeerde polariteit of kortsluitingen) het bord zelf of de via USB aangesloten pc kunnen beschadigen. Deze beveiligingen zijn niet gebruikelijk bij prototyping-borden, en ondanks dat het niet direct zichtbaar is, is het een van de belangrijkste factoren van het succes van Arduino UNO.
ā Ten slotte heeft de RA4M1 microcontroller ingebouwde overstroombeveiliging op de pinnen die extra bescherming biedt tegen fouten, waardoor de UNO R4 de meest robuuste keuze is voor beginners en prototyping.
EXTRA'S BIJ ARDUINO UNO R4 WIFI
Wi-Fi®+ Bluetooth®
Het UNO R4 WiFi bord beschikt over een ESP32-S3 coprocessor die zorgt voor Wi-Fi® en de Bluetooth® Low Energy connectiviteit regelt, waardoor de RA4M1 microcontroller vrij blijft. Met Wi-Fi® en de Bluetooth® connectiviteit kunnen makers met dit bord gemakkelijk verbinding maken met het internet en IoT-projecten maken. De API voor Wi-Fi® is gestandaardiseerd voor Arduino-projecten.
Arduino Cloud compatibility
De Arduino UNO R4 WiFi is volledig compatibel met de Arduino Cloud, waardoor je:
ā gegevens op afstand kan opslaan - bijvoorbeeld sensormetingen verzamelen, uitzetten in grafieken en downloaden in CSV-formaat zonder dat er een SD-kaart nodig is.
ā Interactieve dashboards bouwen - variabelen visualiseren en bedieningspanelen om uw projecten op afstand te beheren, ook met behulp van de Arduino IoT Remote mobiele app.
ā Upload sketches Over-the-Air - laad nieuwe code op het UNO R4 bord via Wi-Fi® zonder USB-kabels, zelfs als het bord zich op een afgelegen of ontoegankelijke locatie bevindt.
ā Variabelen delen tussen meerdere Arduino-borden - waarden automatisch synchroniseren tussen verschillende Arduino-borden, zonder dat je je zorgen hoeft te maken over radiocommunicatie, transportprotocollen, authenticatie enz. Inter-board communicatie is dus zeer eenvoudig!
LED MATRIX
De UNO R4 WiFi heeft een heldere 12x8 rode LED-matrix (96 punten in totaal). Deze functie is ideaal voor creatieve projecten met animaties of voor het plotten van sensorgegevens, zonder dat er extra hardware nodig is.
Naast de API en tutorials over hoe je de LED's handmatig kunt aansturen vanuit de sketch code, krijg je ok toegang tot een galerij van vooraf gemaakte animaties. Er werd ook een online tool ontworpen om animaties op een visuele manier te bouwen.
Diagnostics for runtime errors
Om de leerervaring voor beginnende gebruikers te verbeteren, werd een nieuwe innovatieve functie ontwikkeld die het oplossen van problemen eenvoudiger maakt. Het UNO R4 WiFi-board heeft een foutopsporingsmechanisme dat bewerkingen detecteert die een runtime crash hebben veroorzaakt, zoals deling door nul (een veel voorkomende fout) of out-of-memory fouten. Wanneer een fout wordt gedetecteerd, drukt het bord een gedetailleerde uitleg van de fout af op de seriële monitor, met hints over de codelijn die de crash veroorzaakte.
Ondersteuning voor battery powered RTC
De UNO R4 WiFi heeft twee extra pinnen die het volgende mogelijk:
ā "OFF" pin: het bord uitschakelen
ā "VRTC" pin: houdt de interne Real-Time Clock ingeschakeld (normaal dan te gebruiken met een batterij)
Deze functie is perfect voor toepassingen met laag stroomverbruik omdat het toestaat om de tijd bij te houden tijdens het herstarten zonder afhankelijk te zijn van netwerkverbindingen.
Shields + Qwiic nodes = plug-and-play experience
De UNO R4 WiFi is voorzien van een Qwiic I2C connector waarmee gebruikers een of meerdere nodes aan te sluiten uit het enorme Qwiic aanbod dat al beschikbaar is op de markt. Met eenvoudige adapterkabels kunnen ook sensoren en actuatoren op andere connectoren zoals Grove worden aangesloten.
In combinatie met het bekende ecosysteem van shields voor Arduino UNO wordt de UNO R4 WiFi het meest veelzijdige platform om projecten te maken zonder de noodzaak van een breadboard of solderen.
Makers kunnen nu elke combinatie van shields + I2C nodes kiezen en ideeën voor nieuwe projecten genereren.
Arduino shields ecosystem
- Alle bestaande shields voor UNO geproduceerd door Arduino zijn 100% compatibel met UNO R4.
- Shields van derden voor UNO: In termen van spanning en pinout zijn alle shields compatibel met UNO R4. Softwarecompatibiliteit kan wat werk vereisen, dus dit moet worden gecontroleerd bij shield-fabrikanten vóór de aankoop.
En wat met Arduino UNO R3?
De Arduino UNO R3 wordt niet uit productie genomen. Met meer dan 10 miljoen UNO's wereldwijd verkocht en duizenden UNO projecten die online beschikbaar zijn voor gebruikers om te proberen, zal de UNO R3 nog steeds beschikbaar blijven.
Vragen, aanvullingen of opmerkingen?
Aarzel dan niet ons te contacteren telefonisch, via mail of via één van onze winkel in Aalst, Gent of Hasselt!