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Arduino UNO R4 WiFiの概要と機能について説明します

Arduinoの世界を探索し、より多くのパワーとワイヤレス機能を提供するボードを探している場合、Arduino UNO R4 WiFiは優れた選択です。人気のあるUNOデザインに基づいていますが、WiFiとBluetoothの接続性を追加し、プロジェクトをインターネットに簡単に接続できるようにします。この記事では、その機能、仕様、およびそれが他のボードとどのように比較されるかについて詳しく説明します。IoTデバイスの構築であろうと、ホームオートメーションを実験している場合でも、UNO R4 WiFiは、よりスマートで接続されたプロジェクトを作成するためのツールを提供します。

カタログ

Arduino Uno R4 Wifiの概要

Arduino UNO R4 WiFiは、元のUNOから一歩前進し、アップグレードされたパフォーマンスと組み込みのワイヤレス機能を提供します。その中心には、48MHzアームcortex-M4プロセッサを含む32ビットレネサスマイクロコントローラーがあります。これにより、256kbのフラッシュメモリ、32kbのSRAM、および8kBのEEPROMをストレージに加えて、複雑なタスクを処理するパワーが増えます。

このバージョンが際立っているのは、組み込みのWiFiとBluetooth接続です。プロジェクトをインターネットに接続するために追加のコンポーネントは必要ありません。ESP32-S3モジュールは、すべてのワイヤレスネットワークのニーズを処理します。おなじみのUNOフォームファクターとピンアウトは同じままであるため、変更を必要とせずに既存のシールドとアクセサリーの多くを使用できます。12x8 LEDマトリックスの追加は、もう1つのエキサイティングな機能であり、ボード自体に直接視覚的なディスプレイを作成できます。

Renesas R7FA4M1AB3CFM＃AA0 Microcontrollerの仕様

パラメーター	仕様
コア	アーム皮質-M4
クロック速度	48MHz
フラッシュメモリ	256kb
ラム	32kb
動作電圧	1.6V -5.5V
ADCチャネル	18 x 14ビット
DACチャネル	1 x 8ビット、2 x 12ビット
コミュニケーション	Canbus、i2c、Spi、uart、usb
タイマー/PWM	はい
パッケージ	64ピンLQFP
動作温度	-40°C〜105°C
寸法	10mm x 10mm
ピンカウント	64

Renesas R7FA4M1AB3CFM＃AA0 Microcontrollerは、Arduino UNO R4 WiFiの中核にあり、さまざまなプロジェクトを処理するための機能の強力な組み合わせを提供します。48MHzのアームCortex-M4プロセッサで実行されます。つまり、以前のモデルと比較して処理速度が向上します。このマイクロコントローラーは256kbのフラッシュメモリで設計されているため、コード用の十分なスペースがあり、32kbのSRAMはランタイム中に一時的なデータストレージに必要なRAMを提供します。8kb Eepromは、電源がオフになった後でも利用可能な不揮発性データを保存するのに役立ちます。

Arduino UNO R4 WiFiの特徴

マイクロコントローラー：Renesas R7FA4M1AB3CFM＃AA0（ARM Cortex-M4）

Arduino Uno R4 WiFiの中心は、48MHzのARM Cortex-M4プロセッサを備えた32ビットRenesas Microcontrollerです。これにより、古いモデルと比較して、より要求の厳しいタスクを処理する力が得られます。

WiFiモジュール：ESP32-S3-MINI-1-N8

組み込みのESP32-S3モジュールにより、WiFiとBluetoothの接続が簡単になり、追加のハードウェアを必要とせずにプロジェクトをインターネットにワイヤレスで接続できます。

動作電圧：5Vロジック

このボードは5Vロジックレベルで実行され、幅広いコンポーネントとセンサーと互換性があるため、既存のプロジェクトに簡単に統合できます。

14デジタルI/Oピン

14のデジタル入力/出力ピンにアクセスでき、単純なLEDからより複雑なモーターまたはセンサーまで、さまざまなデバイスを接続および制御できます。

6アナログ入力ピン

ボードには、温度や光センサーなどのセンサーからアナログ信号を読み取るための6つのアナログ入力ピンも備えているため、プロジェクトが環境とどのように相互作用するかを正確に制御できます。

USB-Cコネクタ

USB-Cコネクタを含めることで、ボードの電源とアップロードコードの両方のために、よりモダンで堅牢な接続を提供します。データ転送が速くなり、古いコネクタよりも信頼性が高くなります。

オンボード12x8 LEDマトリックス

傑出した機能の1つは、12x8 LEDマトリックスです。これにより、ボードにテキスト、グラフィックス、またはアニメーションを表示でき、プロジェクトに視覚的な次元が追加されます。

I2C、SPI、UARTのヘッダー

I2C、SPI、およびUART通信専用のヘッダーにより、さまざまなセンサー、ディスプレイ、モジュールに簡単に接続できるようになり、デザインの柔軟性が高まります。

Arduino UNO R4 WiFiのアプリケーション

ワイヤレス接続を備えたIoTプロジェクト

Arduino UNO R4 WiFiは、データ収集、リモートコントロール、または自動化のためにデバイスをインターネットに接続する必要があるIoTプロジェクトに最適です。組み込みのWiFiにより、これらの種類のプロジェクトを簡単にセットアップできます。

インターネットに接続されたセンサー/デバイスの構築

インターネットに接続する温度センサーやセキュリティカメラなどのデバイスを作成して、特定の条件が満たされたときにデータをリモートで監視したり、アラートを受信したりできます。

LEDマトリックス上のアニメーションまたはグラフィックを含むプロジェクト

オンボードLEDマトリックスを使用すると、アニメーション、スクロールテキスト、またはシンプルなグラフィックを表示することで、プロジェクトを実現できます。これは、インタラクティブなディスプレイや教育ツールに最適です。

WiFi機能を使用した教育コース

エレクトロニクスについて教えたり学んでいる場合、このボードのWiFiとBluetoothの機能により、ワイヤレスアプリケーションの構築方法を探索することができ、教室での学習に役立つツールになります。

ワイヤレスリモートアクセスを備えたホームオートメーションシステム

ボードのWiFi接続により、ホームオートメーションシステムの構築に最適です。これにより、スマートフォンまたはWebインターフェイスを介してリモートでライト、アプライアンス、またはその他のデバイスを制御できます。

データをクラウドにアップロードするDIY気象観測所

温度や湿度などのデータを収集して、リアルタイムの監視のためにクラウドにアップロードする気象観測所を構築できます。これは、データ収集とクラウドコンピューティングについて学ぶのに最適な方法です。

WiFiとオーディオを使用した音声制御アプリケーション

WiFiとオーディオ機能を統合することにより、音声コマンドに応答するスマートホームアシスタントなどの音声制御されたデバイスを作成し、プロジェクトに未来的なタッチを追加できます。

Arduino UNO R4 WiFiの仕様

特徴	仕様
ボード名	Arduino uno R4 Wifi
SKU	ABX00087
マイクロコントローラー	Renesas RA4M1（ARM®Cortex®M4）
無線モジュール	ESP32-S3-MINI-1-N8
USB	USB-C®（プログラミングポート）
デジタルI/Oピン	14
アナログ入力ピン	6
DAC	1
PWMピン	6
uart	はい、1x
I2C	はい、1x
spi	はい、1x
できる	はい、1缶バス
回路動作電圧	5 V（ESP32-S3は3.3 Vで動作します）
入力電圧（VIN）	6-24 v
I/OピンごとのDC電流	8 Ma
RA4M1クロック速度	48 MHz
ESP32-S3-MINI-1-N8クロック速度	最大240 MHz
RA4M1メモリ	256 kbフラッシュ、32 kb RAM
ESP32-S3-MINI-1-N8メモリ	384 kb ROM、512 kb sram
寸法（幅）	68.85 mm
寸法（長さ）	53.34 mm

Arduino Uno R4 Wifiの代替

Arduino MKR WiFi 1010

Arduino MKR WiFi 1010は、WiFi接続を備えた小さなボードを探している場合、良い代替品です。特にワイヤレスアプリケーションを初めて使用する場合は、使いやすく、IoTプロジェクトに最適です。

ESP32

ESP32シリーズは、WiFiとBluetoothの両方を低コストで提供するもう1つの一般的なオプションです。低消費電力で知られているため、バッテリー駆動のプロジェクトには確かな選択肢となっています。

Nodemcu

Nodemcuプラットフォームは、組み込みのWiFiを含むオープンソースオプションです。特に単純なIoTプロジェクトでは使いやすく、Luaスクリプトをサポートしているため、プロトタイプに最適です。

粒子光子

Particle Photonは、IoTプロジェクト向けに設計された小さなボードであり、クラウド統合が簡単です。デバイスをインターネットに接続するためのコンパクトで信頼できるソリューションが必要な場合は、完璧です。

ESP8266のAdafruit Feather Huzzah

このボードは、WiFi接続を備えたもう1つの堅実な代替品であり、内蔵のUSBおよびバッテリー充電機能も含まれており、ポータブルまたはバッテリー駆動のプロジェクトに最適です。

Arduino UNO R4 WiFiとArduino MKR WiFi 1010の比較

特徴	Arduino MKR WiFi 1010	Arduino uno R4 Wifi
マイクロコントローラー	samd21cortex®-m0+ 32ビットローパワーアームMCU	Renesas RA4M1（ARM®Cortex®M4）
クロック速度	48 MHz	メインコア：48 MHz / ESP32-S3：最大240 MHz
フラッシュメモリ	256kb	RA4M1：256 KB / ESP32-S3：384 KB
sram	32kb	RA4M1：32 KB / ESP32-S3：512 kb
動作電圧	3.3V	5V（ESP32-S3は3.3Vです）
デジタルI/Oピン	8	14
アナログ入力ピン	7（ADC 8/10/12ビット）	A0 - A5
アナログ出力ピン	1（DAC 10ビット）	-
PWMピン	13（0-8、10、12、A3、A4）	D3、D5、D6、D9、D10、D11
接続性	Bluetooth®NinaW102 Ubloxモジュール Wi-Fi Nina W102 Ubloxモジュール セキュア要素ATECC508A	ESP32-S3を介したWi-FiとBluetooth（espressif）
寸法（mm）	25 x 61.5	68.85 x 53.34

Arduino UNO R4 WiFiを使用したプロジェクト：Arduino IoTクラウドを使用したスマートホームオートメーション

ホームオートメーションは、家庭内のさまざまなデバイスをリモートで制御できるエキサイティングな分野です。このチュートリアルでは、Arduino UNO R4 WiFiとArduino IoTクラウドを使用してホームオートメーションシステムを作成します。

コンポーネント

•arduino uno r4 wifi

•抵抗器

•LED

•MOSFET

•ブレッドボード

•ジャンパーワイヤ

回路設計

このセットアップでは、電圧入力（9Vバッテリーや12V DCアダプターなど）を7805電圧レギュレーターに接続します。このレギュレーターの目的は、着信電圧が安定した5V DC電源に変換されることを保証することです。これは、Arduinoに接続された複数のデバイスに電力を供給するために必要です。また、MOSFETSをスイッチとして使用します。それらをArduinoのピン8および9に接続することにより、MOSFETがオンまたはオフであるかどうかを簡単に制御できます。

さらに、ピン10、11、12、および13にリンクされた追加の端子ブロックがあります。これらは、5Vで実行されるデバイスを接続するのに最適です。たとえば、これらのポイントで5ボルトリレーを使用してACデバイスを管理する場合があります。この種のセットアップにより、プロジェクトを常に再配線することなく、さまざまなコンポーネントを管理する柔軟性が得られます。

Arduino IoTクラウドを使用したプログラミング

Arduino IoTクラウドで、Device1、Device2、Device3、およびDevice4の4つのクラウド変数を作成します。これらはArduino UNO R4にリンクされており、4つのデバイスを制御します。

#include void setup（）{

Pinmode（10、output）;

Pinmode（11、output）;

Pinmode（12、output）;

PinMode（13、出力）;

}

void loop（）{

if（device1）{

DigitalWrite（10、High）;

} それ以外 {

DigitalWrite（10、low）;

}

if（device2）{

DigitalWrite（11、High）;

} それ以外 {

DigitalWrite（11、low）;

}

if（device3）{

DigitalWrite（12、High）;

} それ以外 {

DigitalWrite（12、low）;

}

if（device4）{

DigitalWrite（13、High）;

} それ以外 {

DigitalWrite（13、low）;

}

}

このコードは、変数の変更をチェックし、対応するLEDのオンまたはオフを変えます。

テスト

コードを作成してArduinoにアップロードしたら、テストを開始できます。Arduino IoTクラウドダッシュボードを開き、接続されたデバイスのコントロールがあります。ここから、デバイスをオンとオフに切り替えて、システムがリアルタイムでどのように応答するかを観察できます。MOSFETまたは端子ブロックに接続された各LEDまたはデバイスは、プログラムされたものとまったく同じように動作する必要があります。Arduino IoT Cloud Mobileアプリを使用すると、すべてをリモートで制御するという利便性が追加されます。このフェーズは、システムが期待どおりに機能することを確認し、送信する各コマンドが正確に実行されるようにすることです。

よくある質問[FAQ]

1. Arduino Uno R4 WiFiは、通常のArduino UNOとどう違うのですか？

Arduino UNO R4 WiFiは、古い8ビットのものではなく32ビットアームプロセッサを含むいくつかのアップグレードをもたらします。また、WiFiとBluetoothの接続を追加し、プロジェクトをワイヤレスで接続する方法を増やします。さらに、通常のUNOよりもオンボードLEDマトリックスとより多くのメモリが付属しています。

2. ESP32-S3モジュールはどのようなWiFi機能を提供していますか？

Arduino UNO R4 WiFiのESP32-S3モジュールは、WiFi 4（802.11 B/G/N）ネットワークをサポートしているため、ほとんどの最新のルーターと互換性があります。また、Bluetooth 5が含まれているため、Bluetoothにデバイスを接続できます。取得できる最大WiFi速度は150Mbpsです。

3. Arduino UNO R4 WiFiはどのようなプロセッサを使用していますか？

ボードは、48MHzのアームCortex-M4プロセッサを使用しています。これは、古いArduino UNOの16MHz AVRプロセッサよりもはるかに高速です。これは、ボードがより複雑なタスクを処理し、比較してより速く実行できることを意味します。

4. Arduino Uno R4 WiFiにはどのくらいのメモリがありますか？

Arduino UNO R4 WiFiには、256kbのフラッシュメモリと32kbのSRAMがあり、これは通常のUNOよりも大幅に増加しています。この余分なメモリを使用すると、プログラムの実行中に、より多くのコードを保存し、より多くのデータを処理できます。