Tại sao Arduino Uno R4 mới là công cụ thay đổi cuộc chơi cho các nhà sản xuất?

Arduino, một nền tảng mã nguồn mở, được những người có sở thích và nhà sản xuất yêu thích trong hơn một thập kỷ, gần đây đã tung ra tùy chọn mới nhất cho dòng Uno, Arduino Uno R4. Được xây dựng dựa trên phiên bản tiền nhiệm R3 đã xuất hiện từ năm 2010, phiên bản mới này sẵn sàng thay đổi mọi thứ cho các nhà sản xuất.

Với một SoC hoàn toàn mới từ Renesas, Uno R4 là một công cụ thay đổi cuộc chơi với khả năng thay đổi cách bạn sẽ xử lý các dự án phức tạp. Nhưng tại sao MCU sê-ri RA4 32 bit mới này lại sắp sửa làm rung chuyển mọi thứ?

Arduino Uno R4 có bộ xử lý mạnh hơn

Nếu đã sử dụng nền tảng Arduino một thời gian, bạn sẽ biết có nhiều loại bộ vi điều khiển Arduino khác nhau, với các khả năng và kết nối khác nhau. Với tất cả các nâng cấp phần cứng được công bố cho Uno R4, rất có khả năng nó sẽ trở thành bo mạch Arduino dành cho những nhà sản xuất.

Đáng chú ý nhất là bộ xử lý Renesas RA4M1 (32-bit Arm Cortex-M4) mạnh mẽ hoạt động ở tốc độ ấn tượng 48MHz. Điều này thể hiện sức mạnh xử lý tăng đáng kể gấp 3 đến 16 lần so với Uno R3. Nói chung, Cortex M4 cung cấp hiệu suất cao với tốc độ xung nhịp nhanh và tập lệnh nâng cao hơn, cho phép thực thi code hiệu quả và nhanh hơn so với MCU AVR 8 bit trước đó trên Uno R3.

So với các bo mạch vi điều khiển nhỏ hơn như Raspberry Pi Pico có Cortex M0+, hiệu suất của Cortex-M4 tốt hơn khoảng 6 lần.

R4 tạo cảm giác tương tự như Arduino Zero, có yếu tố hình thức tương tự nhưng với bộ xử lý tốt hơn.

Bộ nhớ được nâng cấp

Với tốc độ xung nhịp nhanh hơn và bộ nhớ mở rộng, bạn có thể nói lời tạm biệt với những khoảnh khắc tự hỏi tại sao mã của mình không hoạt động, chỉ để phát hiện ra rằng đó là do các câu lệnh Serial.print() của bạn quá dài dòng đối với MCU chậm chạp hoặc mảng khổng lồ của bạn đã chiếm hết bộ nhớ khả dụng.

Ngoài ra, Arduino Uno R4 được hưởng lợi từ SRAM được mở rộng đáng kể (32kB so với 2kB trên R3) và bộ nhớ flash (256kb so với 32kB), cho phép bạn tạo các dự án giàu tính năng hơn.

Đại tu phần cứng

Bo mạch mới cung cấp nhiều cải tiến phần cứng được yêu cầu trong một yếu tố hình thức nhỏ gọn tương tự để cho phép tương thích với các shield và linh kiện hiện có. Tăng cường các thành phần tích hợp cho phép bạn làm những gì chỉ có thể thực hiện được với các bo mạch tùy chỉnh trước đây.

Khả năng tương thích USB-C và Vin

Uno R4 có cổng USB-C để cấp nguồn và lập trình với máy tính, đây là một nâng cấp đáng kể so với cổng USB-B trước đó. Xu hướng có cổng USB-C trên bo mạch Arduino được thúc đẩy bởi cộng đồng nhà sản xuất, dẫn đến việc nâng cấp này. Ngoài ra, Uno R4 hỗ trợ 24 volt trên Vin, giúp nó tương thích với nhiều loại nguồn điện hơn.

Bus CAN

Được biết đến với việc sử dụng trong các hệ thống nhúng, bus CAN (Controller Area Network) cho phép bạn giảm thiểu việc đi dây và thực hiện song song nhiều tác vụ bằng cách kết nối nhiều tấm chắn. Cùng với cổng SPI (Serial Peripheral Interface), điều này sẽ cho phép giao tiếp hiệu quả hơn giữa các thành phần khác nhau của dự án.

Digital to Analog Converter (DAC) được cải tiến

Uno R4 bao gồm một DAC analog 12-bit, cung cấp độ chính xác nâng cao cho đầu ra analog. Các dự án của bạn yêu cầu độ chính xác đối với tín hiệu analog, chẳng hạn như interface cảm biến và điều khiển động cơ, hiện đã được nâng cấp.

Thiết bị HID

Phần lớn các bo mạch phát triển hiện đại bao gồm khả năng HID (Human Interface Device), mà Uno R4 đã tích hợp sẵn, trong khi các model Uno trước đó thì không.

Bạn có thể sử dụng API bàn phím/chuột được tích hợp vào lõi để chuyển đổi bo mạch của bạn thành HID. Bạn có thể xem tài liệu về API này để tìm hiểu thêm về cách thức hoạt động của tính năng này.

Mô-đun WiFi trên bo mạch

Bạn có thể chọn một trong hai phiên bản: Uno R4 WiFi và Uno R4 Minima. Phiên bản WiFi có mô-đun WiFi Espressif S3, lý tưởng cho các dự án IoT hoặc bất kỳ dự án nào khác yêu cầu kết nối không dây.

So với model Minima, biến thể Uno R4 WiFi có thêm các tính năng sau:

• Khả năng kết nối qua WiFi và Bluetooth, hỗ trợ cho các dự án IoT trên đám mây và điều khiển từ xa.
• Ma trận LED 12x8 cho những ý tưởng sáng tạo liên quan đến hình ảnh động.
• Đầu nối Qwiic để tạo prototype nhanh qua I2C bằng các mô-đun tương thích.
• Cơ chế tích hợp có thể phát hiện và ngăn chặn các lỗi như chia cho 0 đồng thời giải thích chúng trên màn hình nối tiếp.

Mặt khác, Uno R4 Minima cung cấp tùy chọn tiết kiệm chi phí cho những người đặc biệt cần sức mạnh của bộ vi điều khiển mới mà không cần các tính năng kết nối bổ sung.

Khả năng tương thích phần mềm và chương trình áp dụng sớm

Mặc dù các nâng cấp phần cứng mới rất ấn tượng nhưng khả năng tương thích phần mềm của Uno R4 cũng quan trọng không kém. Arduino trước đó đã triển khai Early Adopter Program để giải quyết bất kỳ sự không tương thích phần mềm nào có thể phát sinh do chuyển sang bộ xử lý 32-bit dựa trên Arm. Các thư viện và ví dụ được viết riêng bằng ngôn ngữ Arduino sẽ hoạt động trơn tru với bo mạch mới. Tuy nhiên, các thư viện được tối ưu hóa cho một bộ xử lý hoặc kiến trúc cụ thể có thể cần chuyển.

May mắn thay, Arduino đang cung cấp bo mạch Uno R4 miễn phí cho các nhà phát triển muốn cập nhật thư viện của họ cho bo mạch mới. Sự hỗ trợ này từ Arduino đảm bảo rằng thư viện rộng lớn gồm các shield, hướng dẫn và code được phát triển cho Uno R3 sẽ tiếp tục có sẵn cho bo mạch mới.