一篇上手Arduino UNO R4：综合评测及传感器模块兼容性测评
引言欢迎踏入Arduino的创新领域，这是一个充满可能性和实用性的交融之地。今天，我们将带您深入了解Arduino UNO R4，这款在全球电子社区中引起广泛关注的卓越开发板。UNO R4不仅继承了其前身UNO R3的优秀特性，更在其基础上做出了重要的升级和改进。那么，对比UNO R3，升级款的UNO R4究竟拥有哪些独特的升级亮点，使其能在众多开发板中独树一帜，成为初学者和经验丰富的创客们的首选呢？是其更强大的ARM Cortex-M4芯片，还是新增的Wi-Fi和蓝牙连接功能，又或是其优化的模块兼容性和便捷的开发体验？让我们一起深入解析Arduino UNO R4，探寻其独特魅力和升级亮点，揭示其背后的创新科技与设计智慧。
Arduino的新篇章——UNO R4揭幕
十三年前，Arduino推出了UNO R3，这款开发板以其稳定性和易用性赢得了全球创客的喜爱。时光荏苒，现在，Arduino终于推出了这个系列的全新升级版——Arduino UNO R4。与老款相比，新款在算力、内存、网络连接方面都做了大幅改善，为创新者提供了更多的可能性。
UNO R4 VS UNO R3
Arduino UNO R4继承了UNO R3的经典设计和外观，但在内部做了重大的升级。它不再使用ATmega328P的芯片，而是采用了更强大的ARM Cortex-M4。这款处理器的工作频率高达48MHz，配备32KB的RAM和256KB的闪存。这样的配置几乎重新定义了 Arduino 的性能范畴。Arduino UNO R4 搭载的Cortex M4 微控制器，提供更高的性能、更快的时钟速度和更先进的指令集。相比于 Uno R3，它可以更高效、更快地执行代码，不仅能轻松处理更复杂的项目，还能提供更快的运行速度。
与 Uno R3 相比，Cortex M4 微控制器的处理能力大幅提高了3倍到16倍。与采用 Cortex M0+ 的 Raspberry Pi Pico 等较小的微控制器板相比，Cortex-M4 的性能大约提高了六倍。
通过更快的时钟速度和扩展的内存，你将告别那些常见的令人困惑的时刻。不再纳闷为何你的代码无法正常工作，只是发现是因为你的 Serial.print() 语句太冗长，对于运行缓慢的微控制器来说过于繁重，或者是因为巨大的数组消耗了所有可用的内存。
此外，UNO R4可以使用5V的电源供电，更加方便和实用。
UNO R4 VS UNO R3
产品Uno R4Uno R3
处理器Renesas RA4M1 48MHz Arm Cortex M4ATmega328P (16 MHz AVR)
静态随机存取存储器32K2K
闪存存储256K32K
USB接口USB-CUSB-B
最大支持电压24V20V
接口I2C, SPI, UART, CANI2C, SPI, UART
值得一提的是，这次的UNO R4终于改用了USB-C接口，这是对之前的USB-B接口的重大升级。这种新型接口不仅提供了更快的数据传输速度，而且更加通用，几乎可以连接所有的现代设备。此外，Uno R4支持24V的Vin输入电压，使其兼容更广泛的电源。
Figure: Arduino UNO R4 Upgraded to a Type-C Interface
新增的亮点功能
DAC
Arduino UNO R3的模拟输出只能通过PWM输出一个波形，并不能达到真正的模拟输出。在工业场景中，大量PLC等设备只能接收电压信号，UNO R4新增的DAC能够通过API直接输出模拟电压，从而使 Arduino UNO 能够更快速的在工业场景中适配。
CAN Bus
作为嵌入式系统中常用的通信总线，控制器局域网（Controller Area Network，CAN）总线可以通过连接多个扩展板来最小化布线并并行执行多个任务，具有极强的稳定性和较长的传输距离。UNO R3并没有搭载CAN通讯接口而无法原生驱动一些伺服控制系统，Arduino UNO R4的出现解决了这一痛点。
Minima版 VS Wi-Fi版
Figure Caption: Arduino UNO R4 WiFi & Arduino UNO R4 Minima
升级款的Arduino UNO R4实际上也有分为两个版本：Minima版和Wi-Fi版。两者都使用了高效能的ARM Cortex-M4芯片，但在其他功能上，两者有所不同。
[*]无线连接：Arduino UNO R4 WiFi 集成了一个 ESP32-S3 模块，可以支持 Wi-Fi 和蓝牙连接，为你的项目提供无线通信的能力。而Arduino UNO R4 Minima 没有无线连接功能，但是可以通过 Qwiic 连接器接入其他的无线模块，提供更大的灵活性。
UNO R4 Wi-Fi 上的云连接功能意味着您可以上传数据，还可以在不同的 Arduino 之间同步某些变量和数据。例如，可以让一个带有按钮的 Arduino，另一个与 LED 无线连接的 Arduino，按下按钮并打开 LED，无需任何额外的单行代码来处理通信。一切都将在幕后处理。
[*]LED 矩阵：Arduino UNO R4 WiFi 有一个内置的 12×8 LED 矩阵，可以用来显示图形或文字，为你的项目增添视觉效果。而Arduino UNO R4 Minima 没有 LED 矩阵。
该矩阵使用Charlieplexing将 96 个 LED 连接到仅 11 个 GPIO 端口（Arduino 表示法中的 D28 到 D38）。这意味着在任一时间只有少数 LED 可以处于活动状态，因为像素由两个反并联连接的 LED 组成，并且像素共享端口。然而，由于人眼速度较慢，快速时间复用可以欺骗大脑看到完整的图像。
[*]VRTC 和 OFF 引脚：Arduino UNO R4 WiFi 有一个 VRTC 引脚，可以用来给 ESP32-S3 模块提供电源，以便在低功耗模式下保持 Wi-Fi 连接。它还有一个 OFF 引脚，可以用来关闭 ESP32-S3 模块，以节省电量。而Arduino UNO R4 Minima 没有这两个引脚。
Figure: Features of Arduino UNO R4 WiFi & Arduino UNO R4 Minima
以下是UNO R4 Minima与UNO R4 WiFi 主要规格参数的对比表格，供您参考：
兼容性测评
通过以上参数表格，我们发现Arduino UNO R4具有14个数字输入/输出引脚（其中6个可用作PWM输出），6个模拟输入引脚，以及一组串行通信接口（包括UART、I2C和SPI接口）。这意味着除了芯片升级外，Arduino UNO R4在模块兼容性上也做了全面优化，为用户提供了丰富的接口和更便捷的开发体验。
为了让读者更好地理解其兼容性，我们按照DFRobot平台上各类接口常用的模块进行了测试，包括数字信号设备、模拟信号设备，以及I2C接口设备、UART接口设备和扩展板。
数字信号设备
在数字信号设备方面，Arduino UNO R4经过测试兼容了许多常见的数字信号设备，包括按键、灯、舵机、温度传感器等。通过与Arduino UNO R4的数字输入/输出引脚连接，您可以轻松读取和控制这些设备，实现交互控制、状态指示和精准运动控制等功能。
设备名称测试结果产品名称产品编号
按键√Gravity: 数字大按钮模块DFR0029
灯√Gravity: 数字红色LED发光模块DFR0021
舵机√DF9GMS 180° 微型舵机SER0006
DS18B20温度传感器√Gravity: 18B20 防水温度传感器套件KIT0021
DHT11温度传感器√Gravity: DHT11温湿度传感器DFR0067
模拟信号设备
Arduino UNO R4还兼容多种模拟信号设备，如旋钮和模拟电导率传感器。通过与Arduino UNO R4的模拟输入引脚连接，您可以获取模拟传感器的数据，用于参数调节、环境监测等应用。
设备名称测试结果产品名称产品编号
旋钮√Gravity: 模拟角度传感器Rotation Sensor V1DFR0054
模拟电导率传感器√Gravity: 模拟电导率计 工业版 K=1SEN0451
I2C接口设备
通过Arduino UNO R4的I2C接口，您可以连接各种I2C设备，如二哈识图传感器、语音合成模块、语音识别模块、NFC模块、液晶屏等。这些设备通过I2C总线与Arduino UNO R4进行通信，实现图像识别、语音输出、数据交互等功能。
Arduino UNO R4在测试中发现，OLED屏幕（产品编号DFR0486）由于官方库缺少wiring_private.h，目前暂时不兼容。我们相信Arduino团队会在未来的更新中解决这个问题。
设备名称测试结果产品名称产品编号
二哈识图√Gravity: 二哈识图（HuskyLens）AI 视觉传感器SEN0305
语音合成√Gravity：中英文语音合成模块V2.0DFR0760
语音识别√Gravity: 语音识别模块 - I2C & UARTSEN0539
NFC模块√Gravity: UART & I2C NFC近场通讯模块DFR0231
LCD液晶屏√Gravity: I2C LCD1602 RGB彩色背光液晶屏DFR0464
OLED屏幕×Gravity: I2C OLED-2864 显示屏DFR0486
UART接口设备
Arduino UNO R4的UART接口可用于与串口设备的通信。您可以连接二哈识图传感器、串口记录器、USB TTL转接器等设备，通过串口进行数据传输和通信。
设备名称测试结果产品名称产品编号
二哈识图√Gravity: 二哈识图（HuskyLens）AI 视觉传感器SEN0305
串口记录器√Gravity: 串口数据记录器TEL0147
USB TTL转接器√
( 需要使用Serial1来发送字符串 )6合1多功能串口转换器FIT0781
扩展板
Arduino UNO R4的设计也考虑到了兼容各种扩展板，这些扩展板可以进一步扩大Arduino UNO R4的功能范围。例如，通过连接马达驱动板，Arduino UNO R4可以进行更复杂的机械控制；通过连接扩展模块，Arduino UNO R4可以实现更多种类的传感器和执行器的接入。
设备名称测试结果产品名称产品编号
IO 扩展板√Gravity: IO 传感器扩展板DFR0265
RS485扩展板√TTL转RS485扩展板DFR0259
RS232 扩展板√TTL转RS232扩展板DFR0258
继电器扩展板√Gravity: Relay Shield(Arduino兼容)DFR0144
总的来说，Arduino UNO R4通过兼容性测试，确保了与常见模块设备的良好兼容性，为用户提供了更广泛的选择和更便捷的开发体验。无论是数字信号、模拟信号设备，还是I2C接口、UART接口和扩展板设备，Arduino UNO R4都能满足您的需求，让您享受创造的乐趣。
请注意，以上兼容性测试结果仅涵盖了常见模块设备，实际上，Arduino UNO R4还兼容更多的模块设备，您可以根据具体需求进行尝试和探索。
结论
总之，Arduino UNO R4 凭借其先进的 ARM Cortex-M4 芯片、增强的兼容性以及额外的 Wi-Fi 和蓝牙连接，成为电子世界的游戏规则改变者。 其升级的功能加上用户友好的设计，使其成为初学者和希望突破创造力界限的经验丰富的创客的理想选择。
UNO R4 不仅仅是提供更多的电源或连接选项，它还提供一个能够满足您需求的平台，无论您是在开发复杂的工业项目还是探索电子基础知识。 有了 UNO R4，您购买的不仅仅是一块开发板，您还投资了一个充满可能性的世界。
我们希望对 Arduino UNO R4 的探索能够提供丰富的信息和启发。 一如既往，我们鼓励您尝试、探索和创新。 毕竟，电子产品的未来掌握在您的手中。 制作愉快！
很详细的教程，喜欢{:5_166:} 很棒的一次升级 有钱搞个回来玩玩 请问能不能直接用Mind+上传模式编程？ 666 小木东 发表于 2024-1-2 09:41
请问能不能直接用Mind+上传模式编程？
应该不可以吧，现在Mind+的UNO还不支持它们的Wi-Fi功能
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