圖一 : Arduino官方網站透露將推出Arduino UNO R4開發板

Arduino自2005年推出後歷經一段時間的摸索改進，過程中推出過Diecimila、Duemilanove等開發板，一直到2010年推出Arduino UNO，才出現真正大宗使用的開發板，並以第三版（Release 3, R3）最為人所熟知。

雖然Arduino廣受歡迎，但規格已逐漸老舊，近年來Arduino官方積極將Arduino從8位元升級到32位元，如2012年推出Arduino Due、2014年推出Arduino Zero，但多數人仍是使用8位元的開發板。

或許為了增強32位元取代8位元的力道與進度，近期Arduino官方宣布推出Arduino UNO R4，繼承原本Arduino UNO之名，並將版本數字從3變成4，但內容卻是重大提升，以下將對R4的改變進行觀察。

Arduino UNO R3 vs. R4

首要不同是MCU主控晶片，R3為AVR架構的美國艾特梅Microchip/Atmel ATmega328P，R4為Cortex-M4架構的日本瑞薩Renesas RA4M1，兩者運作時脈有3倍差異（16MHz vs. 48MHz）且後者為32位元。

SRAM方面ATmega328P僅2KB而RA4M1為32KB，Flash方面ATmega328P為32KB而RA4M1為256KB。簡言之，R4在硬體效能、資源上是R3的3～16倍強。

另外因社群的反應，R4改用近年來已普遍使用的USB Type-C接頭供電（最高可接入24V直流電壓，並搭配改善開發板的散熱設計），比R3更方便接取電力；R4也加入CAN匯流排、SPI連接埠，如此開發板在與多個外部板卡連接時可以大幅簡化連接線路，這是過去R3所不具備的；R4還提供一個比過往更精密的類比數位轉換器，可達12位元解析度，R3為10位元。

註1：Arduino官方部落格未提及R4具備SPI連接埠，但Arduino官方線上商店的產品型錄頁面提及具備SPI連接埠。

圖二 : Arduino UNO R4的主控晶片為Renesas的RA4M1（圖片來源：Arduino官網）

R4與R3高度相容

雖有提升、突破之處，但既然延續UNO之名，那麼R4必然有相同相似之處。R4在整個開發板外型尺寸（form factor）上與R3相仿，接腳位置也相同，且R4也持續提供5V電壓的輸出供電，供功能擴充子卡（Shield）使用，因此過往用於R3的子卡幾乎都可相容用於R4上。過去使用R3開發板完成的創客作品，也積極可以直接把R3拆起，直接換裝上R4以此升級。

註2：早期晶片的運作電壓為5V，隨著半導體製程技術不斷縮密，運作電壓也持續降低，如降至3.3V、2.5V、1.8V等，故許多新的開發板因使用新製程技術實現的主控晶片，連帶只提供較低的電壓，而逐漸捨棄對5V電壓的支援。

兩種版本的R4

R4另一個特別點是有兩種版本（version），分別稱為UNO R4 WiFi、UNO R4 Minima，前者具有WiFi無線通訊功能，會在開發板上配置一個Espressif S3 WiFi模組，後者則否。

Arduino官方對此的論述是，有WiFi的版本適合教育用、創客用、電子嗜好者用，沒有WiFi的版本適合單純只想使用新款微控制器的效益，簡言之有WiFi的版本貴一點。

函式庫高度相容

除了開發板尺寸相容、擴充子卡相容外，軟體開發方式、軟體撰寫時的函式庫（library）呼叫引用，乃至範例程式（example）等也是高度相容。不過，主控晶片從8位元升級成32位元，想要軟體完全相容是極困難的，所以Arduino官方也坦言理論上如此，實際上有些範例程式、函式庫等已經是針對8位元AVR架構特別最佳化撰寫，難以直接用於新的32位元開發板上。

為了讓這個過渡更快、更平順、更無痛，Arduino官方啟動一個先期採用者推動案（early adopter program），把一些已針對8位元最佳化、必須改寫移植成32位元的函式庫列出來，號召過往已在Arduino社群貢獻過的程式開發者能提供協助，加速新版函式庫的完整化速度，相關網址為https://sites.arduino.cc/UNOr4

最後，UNO R4雖在3月發表，但實際發貨要到5月下旬，目前開放線上排隊（加入等候清單）。

（本文由VMAKER授權轉載；連結原文網址）