圖一 : Arduino GIGA R1 WiFi開發板(圖片來源:Arduino官網) |
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多腳位開發板
眾所皆知,近年來最普遍常見的Arduino開發板為Arduino Uno,但該板的可用I/O接腳有限,僅有14根數位I/O接腳及6根類比輸入接腳,其中數位I/O接腳還包含其他功能接腳,如脈寬調變(PWM)輸出或串列通訊等。
14+6的接腳數在簡單學習、概念驗證(PoC)上足敷使用,一般簡單創作應用也足夠,但仍然有些應用需要更多的接腳數,此時Arduino Uno即難以滿足,諸多Arduino家族的開發板也無法滿足。
所以,Arduino官方在2009年即推出一片可提供諸多接腳的開發板,為Arduino Mega,它使用較特別的控制器晶片ATmega1280,因而有54根數位I/O接腳、16根類比輸入接腳。
Arduino Mega開發板因為提供更多的接腳,所以開發板的接腳配置自然與過往多數Arduino開發板不同,雖然能相容使用多數的Arduino功能擴充子卡(Shield),但有部分的子卡也是會因為新接腳的設置產生了空間排擠衝突,而無法用於Arduino Mega開發板上。
Arduino Meg推出後,Arduino官方也陸續推出相似取向的開發板,如2010年的Arduino Mega 2560(改用ATmega2560晶片,並接替Arduino Mega,接腳配置一樣為54+16)、2012年的Arduino Due(Cortex-M3晶片、接腳配置54+12)等。
也由於Arduino Mega多接腳的取向設計滿足許多創客的需求,成為Arduino官方長期銷售的開發板之一,因而在Arduino經典、古典(Classic)開發板中Arduino Mega 2560、Arduino Due等佔有一席之地,其他的冷門開發板則是停產且未能列入經典。
Arduino官方再推出多接腳取向的新開發板
雖然Arduino Mega/Mega 2560/Due的多接腳設計帶來方便,但畢竟已是十年以上的產業,如今諸多Arduino開發板早已從單核8位元控制器晶片升級到雙核32位元,所以Arduino官方也推出同為多接腳取向的新開發板,即Arduino GIGA R1 WiFi。
Arduino GIGA R1 WiFi的數位I/O接腳總數比Mega/Mega 2560/Due更多,達到76+12,並增加許多通訊傳輸功能,如I2C、SPI介面,且搭配外接設計也能有CAN、WiFi、BLE等通訊能力,甚至能連接視訊攝影機、音訊喇叭麥克風等。
圖二 : Arduino GIGA R1 WiFi接腳配置圖(圖片來源:Arduino官網) |
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更重要的是,Arduino GIGA R1 WiFi的控制器、記憶體等大幅提升,控制器晶片為STM32H747XI,具有高低規雙核設計,即Cortex-M4(時脈240MHz)與Cortex-M7(時脈480MHz);記憶體則1MB RAM記憶體、2MB儲存記憶體,遠勝ATmega2560的8KB RAM記憶體、256KB儲存記憶體(Due則為略多的96KB、512KB)。
也因為新開發板的控制器運算力大幅增強、記憶體容量大幅擴充,所以在控制程式的執行上也比過去寬裕,過去ATmega同時間只能執行一個Arduino程式,但Arduino GIGA R1 WiFi可同時執行一個Arduino程式與一個MicroPython程式,如此使應用更為廣泛,例如可以讓Arduino程式去執行比較需要快速反應的關鍵控制任務,然後讓MicroPython程式去執行相對高階的網路通訊相關、顯示相關的任務。
Arduino官方在推出GIGA R1 WiFi後也隨即說明該開發板的應用定位,包含物聯網、音樂、電腦視覺、數位工廠、遊戲、機器人、機器學習等。
不過,目前GIGA R1 WiFi應當是與原有的Mega2560/Due等採行高低定位,單純只要更多接腳、不需要新介面與更強運算力者,依然可選用Mega2560/Due,建議售價約42歐元,新的GIGA R1 WiFi則約68歐元。
小結
最後兩點補充:雖然GIGA R1 WiFi能相容使用過去為Mega/Mega2560/Due開發的功能擴充子卡,但GIGA R1 WiFi已使用更低的3.3V運作電壓,過往的子卡若仍使用5V電壓則需要多加留意。
另一是可能有人會拿GIGA R1 WiFi與之前已發表的Portenta H7(屬於Arduino Pro)相比擬,畢竟兩者均為高規定位。對此Arduino官方表示GIGA R1 WiFi還是以各種開發試驗為主,用來打造Prototype,真正商業量產佈署仍建議使用Portenta H7,H7的連接器、空間配置等也比較緊緻緊湊,較能因應各種場合情境的產業應用。
(本文由VMAKER授權轉載;連結原文網址)
延伸閱讀
Arduino官方部落格介紹Arduino GIGA R1 WiFi(英文)
https://blog.arduino.cc/2023/03/01/step-up-your-game-with-giga-r1-wifi/