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Das UNO wird 32-bittig: ein Arm-Chip mit 48 MHz, einem echten DAC und einem 14-Bit-ADC, dieselben 5-V-Pins und derselbe Shield-Footprint, dazu USB-C. Die WiFi-Version ergänzt ein ESP32-S3-Funkteil und eine LED-Matrix mit 12 x 8.
Jede Lektion führt deinen eigenen Code auf dem Board aus. Besteh ihre Prüfungen, um sie abzuhaken.
Bau das Board in der richtigen Reihenfolge, schalte es dann ein und prüf es, wie auf der Werkbank.
0 von 10 SchrittenZieh das USB-C-Kabel und das Netzteil ab. Bau oder repariere nie ein Board unter Spannung.
Jeder Fehler passiert in der Simulation wirklich. Lös einen aus, beobachte die Abbildung und lies dann, warum.
Das UNO R4 behält den Umriss, die Positionen der Buchsenleisten und die 5-V-Logik des UNO R3, sodass die meisten Shields weiterhin passen, tauscht aber den 8-Bit-ATmega328P gegen einen Renesas RA4M1: einen Arm Cortex-M4F mit 48 MHz, 256 KB Flash, 32 KB RAM und 8 KB Daten-Flash für den EEPROM. Er bringt einen 12-Bit-DAC an A0, einen 14-Bit-ADC, einen Operationsverstärker an A1-A3 und einen CAN-Controller mit und läuft mit seinem internen Oszillator (auf dem Board gibt es keinen Quarz). Strom kommt über USB-C mit 5 V, oder mit 6-24 V an der Hohlbuchse oder VIN über einen Abwärtswandler, der kühl bleibt, wo der Linearregler des R3 heiß wurde. Es gibt zwei Versionen. Das Minima ist das nackte Board, mit nativem USB und einer SWD-Debug-Stiftleiste. Das WiFi ergänzt ein Modul ESP32-S3, das zugleich USB-Brücke und Funkteil für WLAN und Bluetooth ist, eine rote LED-Matrix mit 12 x 8 und einen 3,3-V-Qwiic-Anschluss. Eine Regel ändert sich gegenüber dem R3: Jeder Pin ist für 8 mA gut, nicht für 20.
| Leiste | Pin | Name | Funktionen | Pegel | Max. Strom | Hinweise |
|---|---|---|---|---|---|---|
| JANALOG | 1 | BOOT | MD (P201), boot mode strap, Strapping-Pin | 5 V | – | BOOT: der MD-Pin des RA4M1, wo das UNO R3 NC hatte. Beim Reset auf LOW gehalten, startet der Chip seinen ROM-Boot-Modus statt deines Sketches. Lass ihn unverbunden. |
| JANALOG | 2 | IOREF | 5 V logic reference | 5 V | – | IOREF: mit 5 V verbunden, damit ein Shield den Logikpegel kennt. |
| JANALOG | 3 | RESET | RESET (active low) | 5 V | – | |
| JANALOG | 4 | 3.3V | 3.3 V out | 3,3 V | – | 3,3 V Ausgang. Schwach beim Minima (der eigene USB-Regler des RA4M1); beim WiFi teilt er sich einen Regler mit dem ESP32-S3. |
| JANALOG | 5 | 5V | 5 V rail | 5 V | – | Die 5-V-Schiene: Ausgang zu deinen Schaltungen oder Eingang für saubere 5 V, ganz ohne Schutz. |
| JANALOG | 6 | GND | ground | – | – | |
| JANALOG | 7 | GND | ground | – | – | |
| JANALOG | 8 | VIN | 6-24 V in | – | – | 6-24 V Eingang, derselbe Knoten wie der Mittelpin der Hohlbuchse. |
| JANALOG | 9 | A0 | A0, P014, AN09, DAC (12-bit) | 5 V5-V-tolerant | 8 mA | Analoger Eingang und der Ausgang des 12-Bit-DAC des RA4M1. DAC ist ein anderer Name für A0. |
| JANALOG | 10 | A1 | A1, P000, AN00, OPAMP + | 5 V5-V-tolerant | 8 mA | |
| JANALOG | 11 | A2 | A2, P001, AN01, OPAMP - | 5 V5-V-tolerant | 8 mA | |
| JANALOG | 12 | A3 | A3, P002, AN02, OPAMP out | 5 V5-V-tolerant | 8 mA | |
| JANALOG | 13 | A4 | A4, P101, AN21, I2C SDA (Wire) | 5 V5-V-tolerant | 8 mA | |
| JANALOG | 14 | A5 | A5, P100, AN22, I2C SCL (Wire) | 5 V5-V-tolerant | 8 mA | |
| JDIGITAL | 1 | RX◂0 | D0, P301, Serial1 RX | 5 V5-V-tolerant | 8 mA | Serial1 RX (P301). Beim R4 ist Serial USB, also sind D0 und D1 für ein anderes Gerät frei und kommen einem Upload nie in die Quere. |
| JDIGITAL | 2 | TX▸1 | D1, P302, Serial1 TX | 5 V5-V-tolerant | 8 mA | |
| JDIGITAL | 3 | 2 | D2, P105, IRQ0 | 5 V5-V-tolerant | 8 mA | |
| JDIGITAL | 4 | ~3 | D3, P104, IRQ1, PWM | 5 V5-V-tolerant | 8 mA | |
| JDIGITAL | 5 | 4 | D4, P103, CAN TX | 5 V5-V-tolerant | 8 mA | |
| JDIGITAL | 6 | ~5 | D5, P102, CAN RX, PWM | 5 V5-V-tolerant | 8 mA | |
| JDIGITAL | 7 | ~6 | D6, P106, PWM | 5 V5-V-tolerant | 8 mA | |
| JDIGITAL | 8 | 7 | D7, P107 | 5 V5-V-tolerant | 8 mA | |
| JDIGITAL | 9 | 8 | D8, P304 | 5 V5-V-tolerant | 8 mA | |
| JDIGITAL | 10 | ~9 | D9, P303, PWM | 5 V5-V-tolerant | 8 mA | |
| JDIGITAL | 11 | ~10 | D10, P112, SPI CS, PWM | 5 V5-V-tolerant | 8 mA | |
| JDIGITAL | 12 | ~11 | D11, P109, SPI COPI, PWM | 5 V5-V-tolerant | 8 mA | |
| JDIGITAL | 13 | 12 | D12, P110, SPI CIPO | 5 V5-V-tolerant | 8 mA | |
| JDIGITAL | 14 | 13 | D13, P111, SPI SCK, LED_BUILTIN | 5 V5-V-tolerant | 8 mA | D13 (P111): LED_BUILTIN, der Pin der L-LED, und SPI SCK. |
| JDIGITAL | 15 | GND | ground | – | – | |
| JDIGITAL | 16 | AREF | analog reference in | 5 V | – | AREF: eine externe Referenz für analogRead() nach analogReference(AR_EXTERNAL). |
| JDIGITAL | 17 | SDA | I2C SDA (Wire), same pin as A4 | 5 V5-V-tolerant | 8 mA | SDA: derselbe Draht wie A4. Auf dem Board gibt es keine Pull-up-Widerstände, also muss ein I²C-Modul eigene mitbringen. |
| JDIGITAL | 18 | SCL | I2C SCL (Wire), same pin as A5 | 5 V5-V-tolerant | 8 mA | |
| ICSP | 1 | CIPO | SPI CIPO, same signal as D12 | 5 V | – | |
| ICSP | 2 | 5V | 5 V rail | 5 V | – | |
| ICSP | 3 | SCK | SPI SCK, same signal as D13 | 5 V | – | |
| ICSP | 4 | COPI | SPI COPI, same signal as D11 | 5 V | – | |
| ICSP | 5 | RESET | RESET (active low) | 5 V | – | |
| ICSP | 6 | GND | ground | – | – | |
| SWD | 1 | +5V | target voltage (5 V) | 5 V | – | Die Zielspannung der Debug-Stiftleiste ist 5 V, nicht 3,3 V: Nimm einen Probe, der das verträgt. |
| SWD | 2 | SWDIO | P108 SWDIO | 5 V | – | |
| SWD | 3 | GND | ground | – | – | |
| SWD | 4 | SWCLK | P300 SWCLK | 5 V | – | |
| SWD | 5 | GND | ground | – | – | |
| SWD | 6 | NC | not connected | – | – | |
| SWD | 7 | RX | P502 RXD1 (spare UART) | 5 V | – | |
| SWD | 8 | TX | P501 TXD1 (spare UART) | 5 V | – | |
| SWD | 9 | GND | ground | – | – | |
| SWD | 10 | RESET | RESET (active low) | 5 V | – | RESET. Das Datenblatt sagt NC, aber die eigenen Design-Dateien von Arduino verbinden ihn mit RESET, wie es die übliche 10-polige Cortex-Debug-Belegung vorsieht. |
| ESP | 1 | IO42 | ESP32-S3 GPIO42, MTMS (JTAG) | 3,3 V | – | Pins des ESP32-S3, nur 3,3 V. Verbinde sie nie mit einem 5-V-Pin des RA4M1. |
| ESP | 2 | IO41 | ESP32-S3 GPIO41, MTDI (JTAG) | 3,3 V | – | |
| ESP | 3 | TXD0 | ESP32-S3 UART0 TX | 3,3 V | – | |
| ESP | 4 | DOWNLOAD | ESP32-S3 GPIO0, boot strap, Strapping-Pin | 3,3 V | – | DOWNLOAD (GPIO0 des ESP32-S3). Beim Reset an GND gehalten, wartet der ESP32-S3 in seinem ROM-Download-Modus auf esptool, und USB-Brücke und Serial sind weg. |
| ESP | 5 | RXD0 | ESP32-S3 UART0 RX | 3,3 V | – | |
| ESP | 6 | GND | ground | – | – | |
| JOFF | 1 | OFF | buck enable (pulled up) | – | – | OFF: Verbinde ihn mit GND, um den Abwärtswandler abzuschalten. Das trennt nur die Versorgung von VIN und der Hohlbuchse; USB betreibt das Board weiter. |
| JOFF | 2 | GND | ground | – | – | |
| JOFF | 3 | VRTC | RA4M1 VBATT (RTC backup) | – | – | VRTC: eine Notversorgung, etwa eine Knopfzelle, für die Echtzeituhr des RA4M1. Nur die Uhr läuft daraus weiter. |
| QWIIC | 1 | GND | ground | – | – | |
| QWIIC | 2 | 3.3V | 3.3 V through a 500 mA PTC | 3,3 V | – | 3,3 V für das Qwiic-Gerät, über eine selbstrückstellende 500-mA-Sicherung. |
| QWIIC | 3 | SDA | Wire1 SDA (P401, level-shifted) | 3,3 V | – | SDA von Wire1 (P401), von einem MOSFET auf 3,3 V umgesetzt. Ein Qwiic-Sensor kommt an Wire1, nicht an Wire. |
| QWIIC | 4 | SCL | Wire1 SCL (P400, level-shifted) | 3,3 V | – |
Sensoren und Aktoren, die dieses Board ansteuert, mit den echten Verbindungen.
Langes Bein (Anode) über einen 1-kΩ-Widerstand an D13, kurzes Bein an GND. 1 kΩ ergeben etwa 3 mA, weit innerhalb der 8 mA pro Pin des R4.
| Bauteil-Pin | Board-Pin |
|---|---|
| A | D13Kabelfarbe orange |
| K | GNDKabelfarbe schwarz |
Niemals ohne Widerstand: Ein Pin des R4 ist für 8 mA gut, und eine nackte LED würde versuchen, weit mehr zu ziehen.
Zwischen D2 und GND mit pinMode(2, INPUT_PULLUP): Er liest LOW, solange er gedrückt ist. D2 und D3 nehmen auch attachInterrupt() an.
| Bauteil-Pin | Board-Pin |
|---|---|
| 1 | D2Kabelfarbe gelb |
| 3 | GNDKabelfarbe schwarz |
Enden an GND und 5V, das mittlere Bein (Schleifer) an A1. analogRead(A1) reicht standardmäßig von 0 bis 1023, oder bis 16383 nach analogReadResolution(14).
| Bauteil-Pin | Board-Pin |
|---|---|
| 1 | GNDKabelfarbe schwarz |
| 2 | A1Kabelfarbe blau |
| 3 | 5VKabelfarbe rot |
Braun an GND, Rot an 5V, Orange an D9. Servo.attach(9), dann write(0..180).
| Bauteil-Pin | Board-Pin |
|---|---|
| brown | GNDKabelfarbe braun |
| red | 5VKabelfarbe rot |
| orange | D9Kabelfarbe orange |
Ein anlaufender Servo kann mehrere hundert mA ziehen. An USB kommt das direkt aus dem Port des Computers, ohne Sicherung auf dem Board. Mehr als ein Servo braucht eine eigene 5-V-Versorgung, mit verbundenen Massen.
VCC an 5V, GND an GND, Trig an D7, Echo an D6. Die Pins des R4 arbeiten mit 5 V, lesen das 5-V-Echo also direkt.
| Bauteil-Pin | Board-Pin |
|---|---|
| VCC | 5VKabelfarbe rot |
| Trig | D7Kabelfarbe grün |
| Echo | D6Kabelfarbe gelb |
| GND | GNDKabelfarbe schwarz |
VCC an 5V, GND an GND, SDA an SDA, SCL an SCL. Er antwortet auf 0x68 (0x69, wenn AD0 HIGH ist). Die eigenen Pull-up-Widerstände des Breakouts sind hier wichtig: Auf dem R4 sind keine bestückt.
| Bauteil-Pin | Board-Pin |
|---|---|
| VCC | 5VKabelfarbe rot |
| GND | GNDKabelfarbe schwarz |
| SDA | SDAKabelfarbe blau |
| SCL | SCLKabelfarbe gelb |
Nimm ein Breakout mit Regler (das verbreitete GY-521 hat einen); der nackte Chip verträgt nur 3,3 V.