Ако се чудите какви са прегледи на Arduino UNO (R3, R4…) и как се различават, значи сте попаднали на правилното място. През последните години, най-емблематичната платка Arduino Той се е развил, като е запазил духа си на простота, но е добавил подобрения, които отварят вратата към по-амбициозни проекти, без да нарушават съвместимостта с вече съществуващото.
В допълнение към анализа на промените между R3 и R4, ще се възползваме от възможността да отговорим на един много често срещан въпрос: какво е най-добре да се купи за конкретен проект, например... монитор за качество на въздуха, който изпраща данни чрез Bluetooth към мобилния си телефон? Ще видите, че суровата мощност не е всичко: изборът зависи от свързаността, екосистемата и, защо не, от джоба ви.
Какво е „преглед“ на Arduino UNO и защо съществуват
В света на Arduino, ревизията (R2, R3, R4…) е итерация на същата платка, която въвежда промени в хардуера и/или софтуера Запазване, доколкото е възможно, на формата и общото поведение. Целта е ясна: подобряване на производителността, но без да се изостават онези, които вече имат проекти и щитове.
По този начин, Arduino е запазил в UNO R4 класически форм-фактор, разводка и работа на 5V характерно за семейството UNO. Това улеснява повторната употреба на щитове, водачи и стойки, намалявайки триенето за ученици, преподаватели и създатели, които вече са дошли от екосистемата R3.
Тази стратегия се разбира по-добре, ако си спомним произхода на проекта: той се е зародил в Италия като решение достъпни за образование когато алтернативи като BASIC Stamp бяха около $100. От 2005 г. насам, благодарение на отворения хардуерен характер на системата, се появиха официални и неофициални версии, които донесоха електрониката на много по-широка аудитория.
Arduino UNO R3: основата, върху която половината свят се е научил
Ревизията R3 е входът за хиляди домашни и образователни проекти в продължение на повече от десетилетие. Нейното сърце е... 8-битов ATmega328P на 16 MHz, AVR RISC архитектура, която е изключително популярна поради своята простота и лавината от примери и налични библиотеки.
В паметта, UNO R3 предлага 2 KB SRAM y 32 KB флаш памет, скромни цифри днес, но достатъчни за множество прототипи: от свързана везна до системи за достъп с биометрични сензори или дори Роботи тип BB8 Вдъхновен от „Междузвездни войни“. Силата му се крие в екосистемата, документацията и броя на съвместимите щитове.
Що се отнася до разположението на пиновете, R3 популяризира оформление, което се превърна в стандарт за платки за разширение и платки за разширение. Струва си да се помни, че въпреки че логическото картографиране на пиновете е едно и също, „вътрешна карта“ на микроконтролера (регистри, портове) принадлежи към вселената на AVR, нещо от значение, ако правите манипулация на портове на ниско ниво.
Arduino UNO R4 (Минимуми и WiFi): Промяна на лигата с 32 бита
Ревизията R4 представлява скок от поколение на поколение. Тя преминава към 32-битов процесор, Renesas RA4M1 (Arm Cortex-M4) на 48 MHz, което увеличава производителността в сравнение с по-стария 8-битов ATmega. Тази по-модерна архитектура отваря вратата към по-сложни изчисления, прецизен контрол и нови периферни интерфейси.
Увеличението на паметта е забележимо: от 2 KB до 32 KB SRAM (шестнадесет пъти повече) и от 32 KB програма до 256 KB флаш памет, което позволява много по-големи скици и библиотеки без никакви затруднения. За много проекти, които не успяваха в R3, това е добре дошло облекчение.
Има и нови функции по отношение на свързаността и захранването. UNO R4 използва USB-C и поддържа захранвания с по-широки входни напрежения (максимум 24 V е посочен през порта), подобрявайки здравината и адаптирайки се към настоящите стандарти, без да се изоставя работата с 5 V, толкова характерна за гамата.
Arduino предлага два варианта: UNO R4 минимуми, проектирана като икономична база без интегрирано радио, и UNO R4 WiFi, който включва a Безжичен модул Espressif S3 с Wi-Fi и Bluetooth Low Energy. Тази втора опция улеснява IoT проекти и мобилни приложения без външни модули.
Освен това, R4 добавя периферни устройства, които не бяха в R3: 12-битов ЦАП, CAN шина, вграден операционен усилвател и SWD порт за отстраняване на грешки. Това също така позволява USB HID режим чрез USB, много полезно за изграждане на интерфейси, които се държат като клавиатури/мишки или персонализирани входни устройства само с няколко реда код.
WiFi версията, от своя страна, добавя a 12×8 LED матрица идеален за бърза обратна връзка, конектор Qwiic за гъвкаво прототипиране чрез I2C и механизъм за защита, който открива операции, които биха могли изпълнение на блокове (напр. деления с нула)В този случай, плаката „спира“ и изпраща отчет, който помага за диагностицирането.
Когато беше обявено, Arduino посочи, че пускането на пазара ще се случи около... края на май и че цената ще бъде около тази на R3. По-късно, в официалния магазин, се видяха много конкурентни цени: UNO R4 Минима за €18 y UNO R4 WiFi за €25Във всеки случай, R3 не изчезва от каталога; той ще остане в продажба за тези, които го предпочитат или се нуждаят от него за строга съвместимост.
Съвместимост на хардуера и софтуера: приемственост с нюанси
Една от основните цели на R4 е била да поддържа форм фактор, разводка и 5V напрежение за да не се наруши съвместимостта със съществуващите платки и физически проекти. Ако имате разширителни платки, предназначени за UNO, е нормално това годни също в R4.
От страна на софтуера, Arduino е работил, за да гарантира, че съществуващият код и уроци остават полезниПреминаването от AVR към Arm Cortex-M4 обаче означава, че някои специфични за хардуера библиотеки (или трикове за манипулиране на регистри) може да изискват... настройки и оптимизацииАко вашата скица използва стандартни функции на Arduino, миграцията обикновено е лесна.
За тези, които практикуват ниско ниво на програмиране, е важно да прегледат HAL/LL слоевете на RA4M1 и да разберат, че време и латентност Те се променят в сравнение с AVR. Сам по себе си не е „по-добър“ или „по-лош“; просто е различен и по-способен, така че е добра идея да се разчита на поддържани библиотеки и официални примери.
Разпределение на пинове и картографиране на пинове: какво трябва да търсите при мигриране
В най-новите материали ще видите препратки към "Arduino UNO R4 Минимален пинът и към класиката „Разпределение на пиновете на Arduino UNO R3”, Освен на „Карта на пинове на микроконтролера ATmega328“ За тези, които са нови в AVR. Тези ръководства са от съществено значение при преминаване на проект от R3 към R4.
Физическите данни (позицията на конектора и номерирането на пиновете) се запазват в R4, но вътрешно присвояване на периферни устройства промени, защото микроконтролерът е различен. Ако в R3 сте използвали директен достъп до PORTx/DDR/PIN регистри, в R4 ще трябва да го преосмислите или да се придържате към слой на абстракция от Arduino, за да избегнете изненади.
Като общо правило:
- Ако вашият проект използва цифров запис/аналогов четене и общи библиотеки, миграцията към R4 ще бъде гладка.
- Ако се заяждаше или контролираше много строг график, тест и профил, защото честотата и таймерите се променят.
- Ако изтеглите нови периферни устройства (напр. 12-битов ЦАП или CAN), разчитайте на официалните примери за R4.
R3 или R4 за монитор за качество на въздуха с Bluetooth
Нека разгледаме реалния случай: искате да сглобите „Направи си сам“ уред за измерване на качеството на въздуха, който изпраща данни до мобилния ви телефон чрез BluetoothТук е мястото, където разумният избор ви спестява време и допълнителни аксесоари.
Con Arduino UNO R3 Нямате вградено радио. За Bluetooth трябва да добавите външен модул (напр. HM-10 за BLE или HC-05/06 за класически Bluetooth). Възможно е и евтино, но ще трябва да се справите. окабеляване, захранване и библиотеки на модула, плюс R3 RAM (2 KB) може да е недостатъчна, ако комбинирате множество сензори с обработка.
Con Arduino UNO R4 Минимуми нямате и вградено радио. Предимството е, че преходът към 32 бита и 32 KB SRAM Те ви дават място за изчисления (пълзящи средни, филтри, отмествания) и за работа с по-„бъбриви“ сензори без никакви затруднения, но все пак ще ви е необходим външен BLE модул, за да изпращате данни към мобилното устройство.
Con Arduino UNO R4 WiFi Нещото е опростено: донесете WiFi и Bluetooth с ниска консумация на енергия стандартно благодарение на модула Espressif S3, така че можете да публикувате показания чрез BLE или да ги качвате чрез WiFi без допълнителен хардуер. Освен това, малкият 12×8 LED матрица Позволява ви да показвате икона или нивото на CO₂/PM без външни дисплеи.
Какво да препоръчам? Ако вашите изисквания са да или да вграден BluetoothНай-лесният и изчистен вариант е UNO R4 WiFi. Ако давате приоритет на бюджета и можете да се справите с външен BLE модул, R4 Minima предлага изчислителна мощност за по-малко пари. R3 все още е добър вариант, но ще имате по-малко памет и трябва да сте по-пестеливи с библиотеките.
При типичните сензори за качество на въздуха (PM, VOC, температура/влажност/налягане), комбинации като PMS7003/5003 за частици с BME280 или SHT31 за околна среда и сензор за летливи съединения (напр. CCS811 или SGP30) работят добре. В BLE, очертайте периодичните предавания с компактни кадри, за да избегнете насищане; а ако използвате WiFi, помислете за MQTT или обикновен HTTP. R4 го прави лесно благодарение на... по-голяма флаш памет и SRAM памет.
Производителност, потребление и опит в разработката
Преминаването от 8 на 32 бита с Cortex-M4 на 48 MHz се превежда като повече инструкции на цикъл, нативни 32-битови операции и подобрена обработка на прекъсвания и периферни устройства за DMA, което намалява натоварването на процесора при I/O и обработващи задачи.
В опита от разработката, наличието на SWD за отстраняване на грешки В R4 е от значение, ако искате да направите скок в качеството: точки на прекъсване, проверка на паметта, следи... Това са инструменти, които преди бяха по-малко достъпни в R3 без допълнителен хардуер.
Кога има смисъл да се продължи с R3?
Ако вече имате солидна основа в AVR/ATmega328P, вашите проекти работят гладко на 2KB RAM и разчитате на библиотеки, много специфични за тази екосистема, R3 ще продължи да бъде надежден работен кон. Arduino потвърди, че няма да го прекрати, така че все още има дълъг път.
Също е полезно в обучението, когато искате да обясните 8-битова архитектура и концепции от ниско ниво тясно свързан с AVR. И, разбира се, ако имате арсенал от защитни щитове и шаблони, предназначени стриктно за R3, няма бързане за миграция.
За всичко останало, R4 предлага връзка характеристики/цена много трудно за игнориране, особено при Minima, и решение на едно място, ако изберете WiFi с включен BLE.
Като цяло, семейството на ООН знае как да се модернизира, без да губи същността си: с R3 Все още имате безупречна простота и съвместимост, а с R4 Получавате мощност, памет и нови възможности като DAC, CAN, HID и опционална свързаност, като същевременно запазвате класическия форм-фактор и екосистемата на екрана. Ако вашият проект е измервател на качеството на въздуха с Bluetooth, директният път е UNO R4 WiFi; ако предпочитате да ограничите бюджета си, UNO R4 Minima плюс BLE модул ще ви даде достатъчно изчислителен капацитет, а R3 все още е валиден, ако контролирате използването на паметта и се съгласите да добавите външно радио.
