【Follow me第二季第2期】1.初识 Arduino R4

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【Follow me第二季第2期】1.初识 Arduino R4 [复制链接]

 

本次EE 联合 得捷 举办的 Follow me 活动指定使用 Arduino R4 开发板，板子虽未到手，但收集了一些资料，如下为记录：

官网资料：UNO R4 WiFi | Arduino Documentation

在该网页可以得到 UNO R4 的基本信息，包括原理图规格书、LAYOUT 资料、各外设模块使用教程

 

下边根据原理图和规格书对这块 UNO R4 硬件做简要分析：

 

1 基本信息

UNO R4 主MCU 为来自 瑞萨电子 的 R7FA4M1AB3CFM#AA0，主频 48Mhz，Cortex-M4 架构，拥有 256Kb Flash、32Kb SRAM 和 8Kb EEPROM

内部带有实时时钟模块、14bit 的ADC，12bit 的DAC，比较器模块

对外通信接口有 UART(D0,D1),  SPI(D10-D13), I2C(A4,A5), CAN(D4,D5)

和其他版本的 Arduino 不同，UNO R4 板上搭载了一块 ESP32-S3，用于 蓝牙 wifi 通信，可玩性更高；且预留有接头可对 ESP32 单独调试

需要注意的是，R7FA4M1AB3CFM#AA0 使用 5V 电平，ESP32 使用的是 3v3 电平，UNO R4 各IO 输出也为 5V 电平；

如果使用的外设模块最高输入电压只有3v3，需要进行电平转换(如使用TXB0108DQSR/CD4050)

或者一劳永逸地，将板载 LDO/BUCK/TYPE-C 电源修改为 3V3 输出

另外还要注意，MCU GPIO 最大输入电流只有 8mA

 

2 原理图分析：

2.1 供电

 

BUCK 供电

 

通过电源插头可以输入 6~24V 电压，经过 BUCK 芯片后转化为 5V 供电

BUCK 芯片使用的是 瑞萨电子 的 ISL854102FRZ-T， 这是一款宽输入电压范围 （3V~40V）、可持续输出  1.2A 电流的同步降压型芯片

https://www.renesas.com/us/en/document/dst/isl854102-datasheet

使用分压电阻将输出电压调配到 5V；使用 60V/2A 的肖特基二极管 PMEG6020AELRX 将BUCK 的5V 和 USB 5V 隔开

https://assets.nexperia.com/documents/data-sheet/PMEG6020AELR.pdf

5V 电压经过 LDO 转换出3V3给 ESP32 模块使用，LDO 为来自圣邦微的 GSGM2205-3.3XKC3

SGM2205-3.3XKC3G/TR_SGMICRO(圣邦微)-SGM2205-3.3XKC3G/TR中文资料_PDF手册_价格-立创商城 (szlcsc.com)

 

USB 供电

 

USB 接口也是一大更新，与时俱进使用了 TYPEP-C 接口；在 提供 5V 电压的同时，可以通过模拟开关NLASB3157DFT2G选择与 RA4M1 或是 ESP32 模块的连接

https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/nlasb3157-d.pdf

默认RA4M1 通过 ESP32 的USB 进行编程；如果将RA4M1 的PIN P408 设置为输出高电平，或者将焊盘 SJ1 短接，就能通过 USB 和 RA4M1 直接通信

USB 接口使用 PRTR5V0U2X,215 这颗 TVS 进行保护

https://assets.nexperia.com/documents/data-sheet/PRTR5V0U2X.pdf

 

2.2 主MCU

 

RA4M1 功能挺强大，从最小系统角度看，使用的是 内部晶振，SWD 接口没有开放

5V 宽电压供电别树一格(遇到过一个是STC, 一个是凌鸥MCU)

带有的电容触摸按键管理单元和 段LCD 模块，可惜在这次的板上没有体现

https://www.renesas.com/us/en/document/dst/ra4m1-group-datasheet

 

2.3 ESP 模块

 

ESP 模块使用的是来自 乐鑫 的 ESP32-S3-MINI-1-N8，引出DEBUG 接口可进行调试，个人理解是用于刷写固件

调试PIN 定义如下：

 

外设模块和 GPIO 没怎么引出，甚是可惜

https://www.espressif.com.cn/sites/default/files/documentation/esp32-s3-mini-1_mini-1u_datasheet_en.pdf

5V 转3v3 电平芯片是来自 TI 的 TXB0108DQSR

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2.4 指示灯

 

一个黄色灯指示 ESP 模块的数据发送，两外两个黄色灯分别指示RA4M1 模块数据的发送和接收

留意到两者的亮灯灭灯逻辑是相反的；也可以用于 GPIO 指示用

绿色的灯用于指示 5V 电源供电

 

2.5 复位按键

板载右上角的按键被按下后，给到 RAM41 RESET PIN 低电平，实现复位功能

 

2.6 电平转换

 

使用 2N7002 小功率 MOS 管实现5V 电平转3V3 电平，用于外部 II2C 通信；

加保险丝确保对外供电安全

 

2.7 矩阵灯

   

使用 11 个GPIO 构成的 8*12 矩阵灯，以灯1 灯2 为例，当ROW0 为高电平 ROW1 为低电平时，灯1 亮灯2灭，反之则灯1灭灯2 亮

具体如何取模构成自己想要的图案，后续再研究

 

3 PIN 分配

 

 

 

4 其他资料

可以通过 Arduino IDE 进行编程，通过 Arduino Web Editor 在线编程，通过 Arduino IoT 云记录传感器数据

官网还有 工程 Hub, 库资源，在线商场供开发参考

所有出厂开发板自带有 Bootloader, 在无法通过USB 连接开发板时，开机后双击复位按键可以进入 bootloader 模式

 

 

秦天qintian0303

马上就收到了，莫要着急，我好像没有报名

zzuspw

我买了R4，本来想替换R3，R3可以用mixly做程序，但是R4不行，所以还是用R3吧