带ESP32-S3的Arduino UNO R4开发板终于上市开卖了！（附原理图）

几个月前就发布的Arduino UNO R4 Minima和Arduino UNO R4 WiFi现已正式发布。昨天，正式在Arduino Store上架开卖了，全新的版本为我们的DIY世界又多了很多可能，由以前的8位MCU提升到32位的Arm Cortex-M4，内存增加了16倍，其它性能更是有不少的提升。「售价分别为 20 美元（18 欧元）和 27.50 美元（25欧元）。」

之前Arduino就发布了Portenta C33 板，其中配备了瑞萨电子的 ARM Cortex-M33 微控制器：RA6M5。这两款新的开发板配备了瑞萨电子的芯片RA4M1。32位 ARM Cortex-M4，运行频率为 48 MHz，具有 32 KB RAM 和 256 KB 闪存。基于瑞萨电子MCU的方案似乎越来越多起来。

有一个很不一样的点，「常规的ARM型的MCU大多都是3.3V供电的，但是RA4M1 可以使用高达 5V 的电源供电」，这使得在DIY的时候，有更强的兼容性跟替换性，这一点非常不错！

关于外设

ATmega328 的数据手册不到 300 页，而RA4M1有1400多页的数据手册，UNO R4 Minima 的设计复杂性与 R3 类似，但是UNO R4 WiFi就非常密集了，主要是加了一个 8x12 的LED矩阵和ESP 32-S3-MINI WiFi模块，「还有值得一赞的是终于改成USB TYPE-C接口了。」

通讯接口

「RA4M1 集成了两个 SPI 接口、两个 I²C 接口以及四个串行通信接口 (SCI)。」 SCI 可以是UART、I2C 主设备或简单的SPI 端口（即最多6 个I2C 或SPI 端口），甚至可以是智能卡接口。然而，从 Minima 的原理图来看，似乎只有一个 I²C 端口已连接。引脚 A4、A5、D4 和 D5 暴露了第二个 SPI 端口，尽管电路板规格仅提到了一个。第二个串行端口 (Serial1) 也可用，但它与 SPI 端口共享其引脚。还加入了CAN总线的支持。

UNO R4 WiFi 具有 Qwiic I2C 连接器，可以轻松连接到广泛的 Qwiic 生态系统中的节点。适配器电缆还可以与基于其他连接器的传感器和执行器兼容。

模拟接口

UNO R4 具有 12 位数模转换器 (DAC)，用于生成真实的模拟信号，而不是基于 PWM 的替代信号。还有一个运算放大器和一个比较器以及一个内部 8 位 DAC，模数转换器 ADC 是 14 位宽的，而不是 UNO R3 的 10 位宽。添加了 AnalogWave 库，使 DAC 的使用变得更加容易。「生成正弦波、锯齿波或方波就像调用库函数一样简单。」 当然，我们可以用它做更多的事情。因此，在模拟方面，UNO R4 比 UNO R3 提供的功能要多得多。

软件

对于 Arduino IDE，切换到新型号的主控也意味着要添加软件支持。新软件往往会引入问题，因此 UNO R4 的体验可能需要一段时间才能变得像 UNO R3 一样流畅。比较好的一点是，UNO R4 Minima 使解决问题变得更加容易，「因为它具有 SWD 接口，可以进行严格的（串行）调试。」

WiFi

我们看看Arduino UNO R4 WiFi与UNO R4 Minima 有何不同。首先，当然是 Wi-Fi 和蓝牙 LE 模块，即 Espressif 的 ESP32-S3。它通过串口（Serial2）以AT命令模式与MCU通信。Wi-Fi 模块的其他引脚作为微小焊盘暴露在外。可以对模块进行重新编程，在 2 x 3 接头（以及 PCB 的底部）上访问所需的引脚。新的 Arduino 库 WiFiS3 为该模块提供高级软件支持。

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

「96 像素 (8 × 12) 红色 LED 矩阵使用户能够绘制数据、创建动画并在项目中提供更复杂和精密的反馈。」 新的库提供了在板子上显示动画的功能。同步的，用于设计动画的网络工具也已发布。

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。

电源

当不通过 USB 端口供电时，Arduino UNO R3 上的电源是一个基本的线性稳压器。在 UNO R4 板上，它已被DCDC取代。它支持更宽的输入电压范围，从 6V 到 24V。该稳压器也是瑞萨电子的产品，可提供高达 1.2A 的电流，效率约为 90%。UNO R4 WiFi 还具有一个为实时时钟 (RTC) 供电的连接器。

总结

Minima 和 WiFi 这两块 Arduino UNO R4 板看起来像是 UNO R3 的可靠后继者。它们具有相同的外形、扩展连接器和完整的 5V I/O。「UNO R4 WiFi 有点像内置扩展板的 UNO R4 Minima。凭借其 Wi-Fi 模块、LED 矩阵和 Qwiic 连接器，可以轻松构建物联网应用程序。UNO R4 比 UNO R3 更强大，从内存到外设和运行速度，一切都更加丰富。」