Das Arduino-Ökosystem umfasst verschiedene Entwicklungsboards, Module und Erweiterungsshields. Unter diesen sind die UNO R3 und R4 die am besten geeigneten Arduino-Entwicklungsboards für Einsteiger mit umfassender Funktionalität und höchster Nutzungsfrequenz.
Arduino UNO R3
Der Arduino Uno R3 dient als primäre Leiterplatte für die meisten Arduino-Geräte oder als mit diesen verbundene Hauptleiterplatte. Er basiert auf dem Mikrocontroller ATmega328P und verfügt über 14 digitale Ein-/Ausgangspins, von denen 6 für die Pulsweitenmodulation (PWM) verwendet werden können. Diese Pins können variable Leistung ausgeben, ähnlich wie bei einem analogen Ausgang, wodurch sie sich zur Steuerung der Helligkeit von LEDs eignen.
Außerdem verfügt sie über 6 analoge Eingänge, einen 16-MHz-Quarzoszillator, einen USB-Anschluss, eine Stromversorgungsbuchse, ICSP-Header und eine Reset-Taste. Durch den Anschluss des Arduino Uno an die IDE über ein USB-Datenkabel können Sie die Entwicklungsplatine mit Strom versorgen, Programme schreiben und Daten übertragen.
Arduino UNO R3 Pinbelegung
Digitaler Hafenbereich
Dieser Bereich ist mit „DIGITAL” gekennzeichnet und umfasst insgesamt 14 digitale Ein-/Ausgangspins von 0 bis 13. Davon sind die Pins 3, 5, 6, 9, 10 und 11 PWM-Ports (Pulse Width Modulation) und Pin 13 ist mit der integrierten LED-Anzeige verbunden.
Im industriellen Bereich werden PWM-Signale unter anderem zur Regelung der Motordrehzahl, zur Einstellung von Frequenzumrichtern und zum Antrieb von BLDC-Motorsteuerungen verwendet. In der LED-Beleuchtung kann PWM zur Steuerung der Helligkeit von LED-Leuchten eingesetzt werden. PWM-Signale können auch passive Summer steuern, um einfache Töne zu erzeugen und Energieeinsparungen bei Leistungsrelais zu erzielen.
Analog-Port-Bereich
Dieser Bereich ist mit „ANALOG IN“ gekennzeichnet und umfasst 6 Pins, A0 bis A5. Diese Pins können sowohl als analoge als auch als digitale Eingänge verwendet werden. Sie können analoge Spannungen lesen und diese in Bits umwandeln, die vom Mikrocontroller verstanden werden.
Power Port-Bereich
Dieser Bereich ist mit dem Wort „POWER” gekennzeichnet. Er befindet sich hauptsächlich im mittleren Bereich unterhalb der UNO-Hauptplatine, aber es gibt auch zwei Stromanschlüsse links neben dem digitalen Pin 13.
- VIN: Spannungseingang für die Stromversorgung der Entwicklungsplatine.
- GND: Massebezugsschnittstelle, der Minuspol der Stromversorgung der Entwicklungsplatine. Die drei GND-Schnittstellen auf der Entwicklungsplatine sind miteinander verbunden und können zu Erdungszwecken verwendet werden.
- 5V: Ausgangsschnittstelle für 5-V-Spannung nach Spannungsregelung.
- 3,3 V: Ausgangsanschluss für 3,3-V-Spannung nach Spannungsregelung.
- AREF: Referenzspannungseingang für analoge Eingangssignale.
- IOREF: Ausgang der Betriebsspannung des Entwicklungsboards als Referenz für Erweiterungs-Shields, wobei zwischen 5-V- und 3,3-V-Arduino-Boards unterschieden wird. Bei Uno ist diese Schnittstelle mit der 5-V-Schnittstelle verbunden.
- RESET: Reset-Signaleingang; Arduino wird zurückgesetzt, wenn ein Low-Pegel-Signal angelegt wird.
LED-Anzeigen
- ON: Betriebsanzeige. Diese LED leuchtet, wenn Arduino mit Strom versorgt wird.
- TX: Anzeige für serielle Übertragung. Wenn Arduino über USB mit einem Computer verbunden ist und Daten an den Computer überträgt, leuchtet die TX-LED auf.
- RX: Anzeige für seriellen Empfang. Wenn Arduino über USB mit einem Computer verbunden ist und Daten vom Computer empfängt, leuchtet die RX-LED auf.
- L13: Programmierbare Kontrollanzeige. Sie kann verwendet werden, um die Verbindung zwischen der UNO-Hauptplatine und dem Computer zu testen, indem ein Programm von der Arduino IDE auf die UNO-Hauptplatine heruntergeladen wird.
Andere Komponenten
- Gleichstromschnittstelle: Gleichstromschnittstelle (DC) zur Stromversorgung, die in der Regel eine 6-12-V-Stromquelle erfordert, um den ordnungsgemäßen Betrieb der Hauptplatine zu gewährleisten.
- Quadratische USB-Schnittstelle: Wird für die direkte Datenübertragung zwischen Hauptplatine und PC verwendet und dient auch als Stromquelle für die UNO-Hauptplatine.
Arduino UNO R4
Arduino UNO R4 ist eine verbesserte Version von UNO R3 und in zwei Varianten erhältlich: UNO R4 Minima und UNO R4 Wi-Fi. Beide basieren auf dem Renesas RA4M1 (Arm Cortex-M4) Prozessor und bieten eine höhere Geschwindigkeit und mehr Speicher als UNO R3. Zusätzlich verfügt das UNO R4-Board über einen CAN-Bus, der es Benutzern ermöglicht, die Verkabelung zu minimieren und verschiedene Aufgaben durch den Anschluss mehrerer Erweiterungsboards auszuführen.
Als Teil des Arduino-Ökosystems ist UNO R4 eine zuverlässige Ergänzung, die sowohl für Anfänger als auch für erfahrene Elektronikbegeisterte geeignet ist.
Gemeinsame Merkmale von Arduino UNO R4
Im Folgenden sind die gemeinsamen Merkmale von UNO R4 Minima und UNO R4 WiFi aufgeführt:
1. Hervorragende Hardwarekompatibilität: UNO R4 hat dieselben Abmessungen, dasselbe Pin-Layout und dieselbe Betriebsspannung von 5 V wie Arduino UNO R3. Das bedeutet, dass vorhandene Erweiterungskarten und Projekte problemlos auf die neue Karte migriert werden können.
2. HID-Unterstützung: Dank der integrierten HID-Unterstützung kann UNO R4 eine Maus oder Tastatur simulieren, wenn es über USB an einen Computer angeschlossen ist, sodass Tastenanschläge und Mausbewegungen einfach gesendet werden können.
3. Zusätzliche integrierte Peripheriegeräte: UNO R4 verfügt über eine Reihe integrierter Peripheriegeräte, darunter einen 12-Bit-DAC, einen CAN-Bus und einen OP-AMP. Diese zusätzlichen Komponenten bieten Flexibilität und Erweiterbarkeit für Ihre Designs.
4. Mehr Speicher und schnellerer Takt: Im Vergleich zu UNO R3 bietet UNO R4 16-mal mehr SRAM und eine dreimal höhere Taktrate, was präzisere Berechnungen und die Bearbeitung komplexer Projekte ermöglicht.
5. Mensch-Maschine-Interaktion über USB-C: UNO R4 kann eine Maus oder Tastatur simulieren, wenn es an seinen USB-C-Anschluss angeschlossen ist, sodass Entwickler auf einfache Weise schnelle und coole Schnittstellen erstellen können.
6. Erweiterte Spannungsunterstützung: Das UNO R4-Board unterstützt Stromversorgungen von bis zu 24 V, sodass es sich nahtlos in Motoren, LED-Streifen und andere Aktoren integrieren lässt, die eine einzige Stromquelle verwenden. Mehrere Schutzmaßnahmen wie Überstromschutz sind in das Schaltungsdesign des UNO R4-Boards integriert, um das Risiko von Schäden zu verringern.
7. Unterstützung für kapazitive Berührungssteuerung: Der auf dem UNO R4-Board verwendete RA4M1-Mikrocontroller unterstützt kapazitive Berührungssteuerung.
8. SWD-Debugging-Pins: Der SWD-Port bietet Herstellern eine einfache und zuverlässige Möglichkeit, Debugging-Sonden von Drittanbietern anzuschließen. Diese Funktion gewährleistet die Zuverlässigkeit des Projekts und ermöglicht eine effiziente Fehlerbehebung bei potenziellen Problemen.
Arduino UNO R4 Minima (ABX00080)
UNO R4 Minima bietet eine kostengünstige Wahl für alle, die einen neuen Mikrocontroller ohne zusätzliche Funktionen suchen. Er bietet eine höhere Rechenleistung, einen erweiterten Speicher und zusätzliche Peripheriegeräte.
Spezifikation
| Microcontroller | Renesas RA4M1 (Arm® Cortex®-M4) |
|---|---|
| USB | USB-C® |
| Pins | |
| Digital I/O Pins | 14 |
| Analog Input Pins | 6 |
| DAC | 1 |
| PWM Pins | 6 |
| Communication | |
| UART | 1x |
| I2C | 1x |
| SPI | 1x |
| CAN | 1 CAN Bus |
| Power | |
| Circuit Operating Voltage | 5 V |
| Input Voltage (VIN) | 6-24 V |
| DC Current per I/O Pin | 8 mA |
| Clock Speed | |
| Main Core | 48 MHz |
| ESP32-S3 | None |
| Memory | |
| RA4M1 | 256 kB Flash, 32 kB RAM |
| ESP32-S3 | None |
| Dimensions (W*L) | 68.85 mm * 53.34 mm |
Arduino UNO R4 WiFi (ABX00087)
Arduino UNO R4 WiFi kombiniert die Rechenleistung des RA4M1-Mikrocontrollers von Renesas mit den drahtlosen Konnektivitätsfunktionen des ESP32-S3 von Espressif. Darüber hinaus verfügt UNO R4 WiFi über eine 12×8-LED-Matrix, einen Qwiic-Anschluss, VRTC- und OFF-Pins, um den Anforderungen von Entwicklern in Projekten besser gerecht zu werden. Mit integrierter Wi-Fi- und Bluetooth-Funktionalität können Sie Ihre Projekte ganz einfach aufrüsten und die Reichweite Ihrer aktuellen Konfiguration erweitern.
Spezifikation
| Microcontroller | Renesas RA4M1 (Arm® Cortex®-M4) |
|---|---|
| USB | USB-C® |
| Pins | |
| Digital I/O Pins | 14 |
| Analog Input Pins | 6 |
| DAC | 1 |
| PWM Pins | 6 |
| Communication | |
| UART | 1x |
| I2C | 1x |
| SPI | 1x |
| CAN | 1 CAN Bus |
| Power | |
| Circuit Operating Voltage | 5 V |
| Input Voltage (VIN) | 6-24 V |
| DC Current per I/O Pin | 8 mA |
| Clock Speed | |
| Main Core | 48 MHz |
| ESP32-S3 | up to 240 MHz |
| Memory | |
| RA4M1 | 256 kB Flash, 32 kB RAM |
| ESP32-S3 | 384 kB ROM, 512 kB SRAM |
| Dimensions (W*L) | 68.85 mm * 53.34 mm |
Einzigartige Merkmale
- Wi-Fi® und Bluetooth®: UNO R4 WiFi ist mit dem ESP32-S3-Modul ausgestattet, mit dem Maker ihre Projekte um drahtlose Konnektivität erweitern können. In Kombination mit der Arduino IoT Cloud können Maker ihre Projekte aus der Ferne überwachen und steuern.
- Qwiic-Anschluss: UNO R4 WiFi verfügt über einen Qwiic-I2C-Anschluss, der den Anschluss an Knoten im umfangreichen Qwiic-Ökosystem vereinfacht. Adapterkabel sind auch mit Sensoren und Aktoren kompatibel, die auf anderen Anschlüssen basieren.
- Unterstützung für batteriebetriebene RTC: UNO R4 WiFi verfügt über zusätzliche Pins, darunter einen „OFF”-Pin zum Ausschalten der Platine und einen „VRTC”-Pin zur Aufrechterhaltung der Stromversorgung der internen Echtzeituhr.
- LED-Matrix: UNO R4 WiFi integriert eine hochhelle 12×8-rote LED-Matrix, die sich perfekt für kreative Projekte mit Animationen oder zur Anzeige von Sensordaten eignet, ohne dass zusätzliche Hardware erforderlich ist.
- Laufzeitfehlerdiagnose: UNO R4 WiFi verfügt über einen Fehlererfassungsmechanismus, der Laufzeitabstürze erkennen und detaillierte Erklärungen und Hinweise zu den Codezeilen liefern kann, die den Absturz verursacht haben.
