Ako se pitate šta su recenzije o Arduino UNO (R3, R4…) i kako se razlikuju, došli ste na pravo mjesto. Posljednjih godina, Najpoznatija Arduino ploča Razvijao se zadržavajući duh jednostavnosti, ali dodajući poboljšanja koja otvaraju vrata ambicioznijim projektima bez narušavanja kompatibilnosti s onim što već postoji.
Pored analize promjena između R3 i R4, iskoristit ćemo priliku da riješimo vrlo često pitanje: šta je najbolje kupiti za određeni projekat, na primjer, monitor kvalitete zraka koji šalje podatke putem Bluetootha na vaš mobilni? Vidjet ćete da sirova snaga nije sve: izbor zavisi od povezivosti, ekosistema i, zašto ne, vašeg džepa.
Šta je "pregled" Arduino UNO i zašto postoje
U Arduino svijetu, revizija (R2, R3, R4…) je iteracija iste ploče koja uvodi promjene hardvera i/ili softvera Održavanje, koliko je to moguće, formata i općeg ponašanja. Cilj je jasan: poboljšati performanse, ali bez ostavljanja iza sebe onih koji već imaju projekte i štitove.
Stoga je Arduino u UNO R4 zadržao klasični oblik, raspored pinova i rad od 5V karakteristično za UNO porodicu. Ovo olakšava ponovnu upotrebu štitova, vodiča i nosača, smanjujući trenje za učenike, edukatore i kreatore koji su već došli iz R3 ekosistema.
Ovu strategiju je bolje razumjeti ako se prisjetimo porijekla projekta: nastao je u Italiji kao rješenje dostupan za obrazovanje kada su alternative poput BASIC Stampa koštale oko 100 dolara. Od 2005. godine, zahvaljujući otvorenoj hardverskoj prirodi sistema, pojavile su se zvanične i nezvanične verzije, čime su elektroniku približili mnogo široj publici.
Arduino UNO R3: temelj na kojem je pola svijeta naučilo
Revizija R3 je već više od decenije bila ulaz za hiljade kućnih i obrazovnih projekata. Njeno srce je... 8-bitni ATmega328P na 16 MHz, AVR RISC arhitektura koja je izuzetno popularna zbog svoje jednostavnosti i lavine primjera i dostupnih biblioteka.
U spomen, UNO R3 nudi 2 KB SRAM y 32 KB fleš memorije, skromne brojke danas, ali dovoljne za mnoštvo prototipova: od povezane vage do sistema za pristup sa biometrijskim senzorima ili čak Roboti tipa BB8 Inspirisan Ratovima zvijezda. Njegova snaga leži u ekosistemu, dokumentaciji i broju kompatibilnih štitova.
Što se tiče rasporeda pinova, R3 je popularizirao raspored koji je postao standardan na shields i pločama za proširenje. Vrijedi zapamtiti da, iako je logičko mapiranje pinova isto, "interna mapa" mikrokontrolera (registri, portovi) pripadaju AVR univerzumu, što je relevantno ako se radi manipulacija portovima niskog nivoa.
Arduino UNO R4 (Minima i WiFi): Promjena lige sa 32 bita
Revizija R4 predstavlja generacijski skok. Prelazi na 32-bitni procesor, Renesas RA4M1 (Arm Cortex-M4) na 48 MHz, što povećava performanse u poređenju sa starijim 8-bitnim ATmega čipom. Ova modernija arhitektura otvara vrata složenijim proračunima, preciznijoj kontroli i novim perifernim interfejsima.
Povećanje memorije je primjetno: sa 2 KB na 32 KB SRAM (šesnaest puta više) i od 32 KB programa do 256 KB fleš memorije, što omogućava mnogo veće skice i biblioteke bez ikakvih problema. Za mnoge projekte koji su u R3 bili neuspješni, ovo je dobrodošlo olakšanje.
Također postoje nove funkcije u povezivosti i snazi. UNO R4 usvaja USB-C i podržava napajanja sa širim ulaznim naponima (maksimalno 24 V je naznačeno kroz port), poboljšavajući robusnost i prilagođavajući se trenutnim standardima bez napuštanja rada od 5 V, što je karakteristično za ovaj asortiman.
Arduino nudi dvije varijante: UNO R4 Minima, dizajniran kao ekonomična baza bez integriranog radija, i UNO R4 WiFi, koji uključuje a Bežični modul Espressif S3 sa Wi-Fi i Bluetooth Low Energy. Ova druga opcija olakšava IoT projekte i mobilne aplikacije bez eksternih modula.
Pored toga, R4 dodaje periferne uređaje koji nisu bili u R3: 12-bitni DAC, CAN magistrala, integrisani operacijski pojačavač i SWD port za otklanjanje grešaka. Također omogućava USB HID način rada putem USB-a, vrlo korisno za izgradnju interfejsa koji se ponašaju kao tastature/miševi ili prilagođeni ulazni uređaji sa samo nekoliko linija koda.
WiFi verzija, sa svoje strane, dodaje 12×8 LED matrica idealan za brzu povratnu informaciju, konektor Qwiic za agilno prototipiranje putem I2C-a i mehanizam zaštite koji detektuje operacije koje bi mogle izvršavanje blokova (npr. dijeljenje nulom)U ovom slučaju, ploča "pauzira" i šalje izvještaj koji pomaže u dijagnosticiranju.
Kada je najavljeno, Arduino je naznačio da će se izdanje dogoditi oko kraj maja i da će cijena biti oko one kod R3. Kasnije su se u službenoj trgovini vidjele vrlo konkurentne cijene: UNO R4 Minima za 18 € y UNO R4 WiFi za 25 €U svakom slučaju, R3 ne nestaje iz kataloga; ostat će u prodaji za one koji ga preferiraju ili im je potreban zbog stroge kompatibilnosti.
Kompatibilnost hardvera i softvera: kontinuitet s nijansama
Jedan od glavnih ciljeva R4 bio je održavanje faktor oblika, raspored pinova i napon od 5V kako se ne bi narušila kompatibilnost sa postojećim shields i fizičkim projektima. Ako imate ploče za proširenje dizajnirane za UNO, normalno je da fit takođe u R4.
Što se tiče softvera, Arduino je radio na tome da osigura da postojeći kod i tutorijali ostaju korisniMeđutim, prelazak sa AVR-a na Arm Cortex-M4 znači da određene hardverski specifične biblioteke (ili trikovi manipulacije registrima) mogu zahtijevati podešavanja i optimizacijeAko vaša skica koristi standardne Arduino funkcije, migracija je obično jednostavna.
Za one koji se bave programiranjem niskog nivoa, važno je pregledati HAL/LL slojeve RA4M1 i razumjeti da vrijeme i latencija Oni se mijenjaju u poređenju sa AVR-om. Nije "bolji" ili "gori" sam po sebi; jednostavno je drugačiji i sposobniji, tako da je dobra ideja osloniti se na održavane biblioteke i zvanične primjere.
Raspored pinova i mapiranje pinova: na šta treba paziti prilikom migracije
U najnovijim materijalima vidjet ćete reference na "Arduino UNO Raspored pinova R4 Minimum i do klasika "Raspored pinova" Arduino UNO R3”, Osim "Mapa pinova mikrokontrolera ATmega328" Za one koji su novi u svijetu AVR-a. Ovi vodiči su neophodni prilikom prelaska projekta sa R3 na R4.
Fizički podaci (položaj konektora i numerisanje pinova) su sačuvani u R4, ali interno dodjeljivanje perifernim uređajima mijenja se jer je mikrokontroler drugačiji. Ako ste u R3 koristili direktan pristup PORTx/DDR/PIN registrima, u R4 ćete to morati preispitati ili se držati sloj apstrakcije od Arduina kako bi se izbjegla iznenađenja.
Kao opće pravilo:
- Ako vaš projekat koristi digitalnoPisanje/analognoČitanje i uobičajene biblioteke, migracija na R4 će biti glatka.
- Ako si se malo zezao/la ili kontrolirao/la veoma zgusnut raspored, testiranje i profil, jer se frekvencija i tajmeri mijenjaju.
- Ako priključite nove periferne uređaje (npr. 12-bitni DAC ili CAN), oslanjaju se na službene R4 primjere.
R3 ili R4 za monitor kvalitete zraka s Bluetoothom
Razmotrimo stvarni slučaj: želite sastaviti DIY mjerač kvalitete zraka koji šalje podatke na vaš mobilni telefon putem bluetoothOvdje vam mudar odabir štedi vrijeme i dodatnu opremu.
con Arduino UNO R3 Nemate ugrađeni radio. Za Bluetooth morate dodati eksterni modul (npr. HM-10 za BLE ili HC-05/06 za klasični Bluetooth). Izvodljivo je i jeftino, ali ćete se morati snaći. ožičenje, napajanje i biblioteke modula, plus R3 RAM (2 KB) može biti nedovoljan ako kombinujete više senzora sa obradom.
con Arduino UNO R4 Minimumi Nemate ni ugrađeni radio. Prednost je u tome što je skok na 32 bita i 32 KB SRAM Daju vam prostor za proračune (pokretni prosjeci, filteri, ofseti) i za rukovanje "pričljivijim" senzorima bez ikakvih problema, ali će vam i dalje trebati eksterni BLE modul za slanje podataka na mobilni uređaj.
con Arduino UNO R4 WiFi Stvar je pojednostavljena: donesite WiFi i Bluetooth niske potrošnje energije standardno zahvaljujući Espressif S3 modulu, tako da možete objavljivati očitanja putem BLE-a ili ih prenositi putem WiFi-ja bez dodatnog hardvera. Osim toga, mali 12×8 LED matrica Omogućava vam prikazivanje ikone ili nivoa CO₂/PM bez eksternih displeja.
Šta preporučiti? Ako je vaš zahtjev da ili da integrirani BluetoothNajjednostavnija i najčišća opcija je UNO R4 WiFi. Ako vam je budžet prioritet i možete se snaći s eksternim BLE modulom, R4 Minima nudi računarsku snagu za manje novca. R3 je i dalje dobra opcija, ali ćete imati manje memorije i trebali biste biti štedljiviji s bibliotekama.
Na tipičnim senzorima za kvalitet zraka (PM, VOC, temperatura/vlažnost/pritisak), kombinacije kao što su PMS7003/5003 za čestice sa BME280 ili SHT31 za senzor ambijentalnih temperatura i hlapljivih jedinjenja (npr. CCS811 ili SGP30) dobro funkcioniraju. U BLE-u, periodične prijenose ocrtajte kompaktnim okvirima kako biste izbjegli zasićenje; a ako koristite WiFi, razmislite o MQTT-u ili jednostavnom HTTP-u. R4 to olakšava zahvaljujući svom veći Flash i SRAM.
Performanse, potrošnja i iskustvo u razvoju
Prelazak sa 8 na 32 bita sa Cortex-M4 na 48 MHz prevodi se u više instrukcija po ciklusu, izvorne 32-bitne operacije i poboljšano rukovanje prekidima i DMA periferne uređaje, što smanjuje opterećenje CPU-a na I/O i zadatke obrade.
U iskustvu razvoja, dostupnost SWD za otklanjanje grešaka U R4 je bitno ako želite napraviti skok u kvaliteti: tačke prekida, inspekcija memorije, tragovi... To su alati koji su ranije bili manje dostupni u R3 bez dodatnog hardvera.
Kada ima smisla nastaviti sa R3?
Ako već imate čvrstu osnovu u AVR/ATmega328PAko vaši projekti glatko rade na 2KB RAM-a i ovisite o bibliotekama vrlo specifičnim za taj ekosistem, R3 će i dalje biti pouzdan radni konj. Arduino je to potvrdio. neće to prekinuti, tako da je još dug put pred nama.
Također je korisno u obuci kada želite objasniti 8-bitnu arhitekturu i koncepti niskog nivoa usko povezan s AVR-om. I, naravno, ako imate arsenal štitova i predložaka dizajniranih isključivo za R3, nema žurbe s migracijom.
Za sve ostalo, R4 nudi odnos karakteristike/cijena Vrlo teško za ignorirati, posebno na Minimi, i rješenje na jednom mjestu ako se odlučite za WiFi s uključenim BLE-om.
Gledajući u cjelini, porodica UNO je znala kako da se modernizuje bez gubitka svoje suštine: sa R3 I dalje imate jednostavnost i kompatibilnost otpornu na bombe, i sa R4 Dobijate snagu, memoriju i nove mogućnosti poput DAC-a, CAN-a, HID-a i opcione povezivosti, a sve to uz zadržavanje klasičnog faktora forme i ekosistema zaštite. Ako je vaš projekat mjerač kvalitete zraka s Bluetoothom, direktan put je UNO R4 WiFi; ako radije ograničavate svoj budžet, UNO R4 Minima plus BLE modul će vam dati mnogo računarskog prostora, a R3 je i dalje validan ako kontrolirate korištenje memorije i pristanete dodati vanjski radio.
