Elektor UNO R4

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                                                                                            Wels, am 2016-05-10

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DIN A4  ausdrucken  (Heftrand 15mm / 5mm)
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                Elektorino Uno R4    € 29,95
                 Nachfolger des populären Arduino Uno R3  Mikrocontroller
                                  von Clemens Valens

mikro B - USB Buchse




elektor 150790-91 v1.2
www.elektor-labs.com
https://www.elektor.de/elektor-uno-r4?utm_source=Elektor+Deutschland&utm_campaign=321eba6e47-03mei2016_Arduino_Uno_R4_DE_5_2_2016&utm_medium=email&utm_term=0_7096e266f6-321eba6e47-240392517&mc_cid=321eba6e47&mc_eid=1b16d56976


Der Nachfolger des populären Arduino Uno R3 mit dem neuen Mikrocontroller ATmega328PB bietet noch mehr Schnittstellen für noch mehr Möglichkeiten!

Normalerweise sind die Unterschiede eher klein, wenn ein Hersteller eine B-Version eines Produkts auf den Markt bringt – nicht aber bei Atmels Mikrocontroller ATmega328P, der im Arduino Uno R3 steckt.

Elektor Uno R4 bietet nun die neue B-Version dieses Mikrocontrollers - ATmega328PB -  mit vielen zusätzlichen Features.

Der größte Unterschied zwischen Elektor Uno R4 und seinem Vorgänger-Release R3 sind vier extra Pins am Steckverbinder „Power“ sowie sein zweiter USART.
Elektors Uno R4 verfügt über zwei USARTs, was das Debugging und die Software-Entwicklung sehr vereinfacht.
Darüber hinaus verfügt der Elektor Uno R4 über einen 4-bit-Port E, ein zweites I²C- plus ein zweites SPI-Interface, ein USB-Interface nun auf Basis eines FTDI-Chips (vereinfacht die Firmware), zwei zusätzliche analoge Eingänge, einen Ausgang für den analogen Komparator, neun PWM-Kanäle, zwei zusätzliche 16-bit-Timer und einen OCM (Output Compare Modulator).
Dank seines PTC (Peripheral Touch Controller) kann bei dieser MCU jeder I/O-Pin als touch-sensibler Eingang verwendet werden, ohne dass dazu zusätzliche Hardware erforderlich wäre.

Außerdem kann das Board jederzeit aufgrund seiner einzigartigen ID identifiziert werden.

Ein Board-Paket (für Windows) mit einem neuen Compiler und verbesserten Libraries erlaubt die nahtlose Integration des neuen Release R4 in der aktuellen Arduino-IDE.

• ATmega328PB @ 16 MHz
• 2x UART
• 2x I²C
• 2x SPI
• 9 PWM-Ausgänge
• 8 analoge Eingänge
• 24 GPIO-Pins
• 5-V- und 3,3-V-Spannungsregler auf der Platine
• Arduino-kompatible Board-Anschlüsse
• Open-Source- und Open-Hardware-Design

  Arduino Uno R3 Elektor Uno R4
Microcontroller ATmega328P ATmega328PB
Operating Voltage 5,0V 5,0V or 3,3 V
MCU Power Disconnectable no yes
Input Voltage (recommended) 7-12V 7-12V
Input Voltage (limit) 6-20V 6-20V
Digital I/O Pins 14 18
PWM Digital I/O Pins 6 9
Analog Input Pins 6 8
Serial Ports (USART) 1 2
I²C 1 2
SPI (not USART) 1 2
Timers 3 5
Analog Comparator Output 1
Output Compare Modulator 1
Input Compare Channels 1 3
Unique ID 1
Peripheral Touch Controller 1
USB connector B micro B
DC Current per I/O Pin 20mA 20mA
DC Current for 3.3 V Pin 50mA 250mA
Flash Memory 32KB 32KB
Flash Memory for Bootloader 0.5KB 0.5KB
SRAM 2,0KB 2,0KB
EEPROM 1,0KB 1,0KB
Clock Speed 16MHz 16MHz
Length 68.6mm 68.6mm
Width 53.4mm 53.4mm



Elektor-Verlag GmbH
Kackertstr. 10
D-52072 Aachen
Tel. +49 (0)241 / 955 09-190
mailto:info@elektor.de
www.elektor.de






Arduino-Extension-Shield (140009-91)  € 34,95


Arduino-Sensor-Kit (37 in 1)  € 59,95


Arduino Supplement Kit   € 16,95



Elektorino Uno R4  150790-91

2. März 2016





This board is an evolution of the Arduino Uno R3 board.
Identical form factor as the Uno but based on the ATmega328PB-AU, this board has much more features than the Uno.
Because it is backwards compatible you can think of it as revision 4 of the Uno, which is why we called it the R4.
The circuit of the R4 is pretty close to the Uno. One of the main differences is the USB-to-serial converter for which I used an FTDI chip instead of another AVR.
This saves on firmware/driver maintenance & device programming.
The power supply is a bit stronger than on the Uno and of course we provided four extra connector pins to accomodate Port E of the ATmega328PB.

Here is a table that shows the main differences between the R3 and the R4. 



Dieses Board ist eine Weiterentwicklung des Arduino Uno R3 Bord.
Identische Formfaktor wie die Uno, sondern auf der Grundlage der ATmega328PB-AU, das Board hat viel mehr Funktionen als die Uno.
Weil es rückwärts kompatibel ist, kann man daran denken, wie Revision 4 der Uno, weshalb wir es die R4 genannt.
Die Schaltung der R4 ist ziemlich nah an der Uno. Einer der wichtigsten Unterschiede ist der USB-Seriell-Konverter, für die ich ein FTDI-Chip verwendet, anstatt einen anderen AVR.
Das spart Firmware / Treiber Wartung und Geräteprogrammierung.
Die Stromversorgung ist ein bisschen stärker als auf der Uno und natürlich vorausgesetzt, wir vier zusätzliche Anschlussstifte Anschluss E des ATmega328PB zu empfangen.

Hier ist eine Tabelle, die die wichtigsten Unterschiede zwischen dem R3 und R4 zeigt.


  Arduino Uno R3 Elektor Uno R4
USART 1 2
SPI 1 (2 counting USART) 2 (4 counting USART)
I2C 1 2
GPIO 20 24
Analog in 6 8
PWM 6 9
Timer 3 5
OCM - 1


There are some more differences, like the touch controller. Check the datasheet for details.

Drawing up the schematic was easy enough, the hard work is in the software.
Because the Arduino IDE does not know about the ATmega328PB I had to build a Boards Package that provides the toolchain.
How to do this properly is unfortunately not very well documented, making this a complicated task.
Also the SPI and Wire libraries had to be modified to support multiple peripherals.
More details about the IDE integration can be found in the Elektor Magazine article published in June 2016.
Note that this Boards Package is intended for Windows only, Linux and Mac users can use it in a virtual machine.
To port the package to Linux and Mac, the toolchain avr-gcc v4.9.2 must be replaced by a version compiled for Linux/Mac.
The Boards Package can be downloaded from the Elektor.Labs space at GitHub.


Es gibt einige weitere Unterschiede, wie die Touch-Controller. Überprüfen Sie das Datenblatt.

Die Erstellung wurde das Schema leicht genug, ist die harte Arbeit in der Software.
Da die
Arduino IDE nicht über die ATmega328PB weiß ich hatte einen Boards Paket zu bauen, die die Toolchain zur Verfügung stellt.
Wie
dies richtig zu tun, leider ist nicht sehr gut dokumentiert, ist dies eine komplizierte Aufgabe.
Auch hatten die SPI und Draht Bibliotheken modifiziert werden, um mehrere Peripheriegeräte zu unterstützen.
Mehr Informationen über das
IDE-Integration kann im Juni 2016 veröffentlicht in der Zeitschrift Elektor-Artikel.
Beachten Sie, dass diese Boards Paket nur für Windows gedacht ist, Linux und Mac-Anwender in einer virtuellen Maschine verwenden können.
Um den Port
das Paket auf Linux und Mac, die Toolchain avr-gcc v4.9.2 muss von einem für Linux / Mac kompilierte Version ersetzt werden.
Die
Boards Paket kann von der Elektor.Labs Raum bei GitHub heruntergeladen werden.



Installation

Use the Arduino IDE (v1.6.6 or higher, do not use an IDE from arduino.org) Boards Manager to install this package, as follows:

  1. Open the Arduino IDE's Preferences dialog: File -> Preferences
  2. Add the URL https://raw.githubusercontent.com/ElektorLabs/arduino/master/package_elektor_boards_index.json to the edit box "Additional Boards Manager URLs". (It is possible to have multiple URLs as long as you separate them with commas.) This URL is long and finishes with "json", make sure you copy all of it. You can also copy it from here.
  3. Open the IDE's Boards Manager: Tools -> Board -> Boards Manager
  4. As Type (upper left corner) select Contributed. You should now see at least one entry for Elektor boards.
  5. Click on the entry that you want to install to make the install button appear.
  6. Click the Install button to install the boards.
  7. Close the dialog when done.
  8. Now when you open the available boards list (Tools -> Board) there will be a header "Elektor Labs" followed by the Elektor boards. Choose the one you need.

Note that I use the IDE 1.6.7 for Windows, Arduino IDE 1.6.8 should be avoided because it has a serial port issue.

Now that I have the R4 properly integrated in the Arduino IDE, I find that I use it all the time while my "old-skool" R3s are gathering dust. Especially the R4's second serial port is really handy and makes debugging sketches much easier. Also, using it in 3V3 mode saves a lot of hassle with level shifters. Officially the MCU is not specified for 3V3 @ 16 MHz, but for me it works fine. If it doesn't it is easy enough to replace the crystal by an 8 MHz one (and replace the bootloader!).

Installation

Verwenden Sie die Arduino IDE (v1.6.6 oder höher, nicht über eine IDE von arduino.org verwenden) Boards-Manager dieses Paket zu installieren, wie folgt:

    1.
Öffnen Sie die Arduino IDE Dialog Einstellungen: Datei -> Einstellungen
    2.
Fügen Sie die URL https://raw.githubusercontent.com/ElektorLabs/arduino/master/package_elektor_boards_index.json auf das Bearbeitungsfeld "Zusätzliche Boards Manager-URLs". (Es ist so lange möglich, mehrere URLs zu haben, wie Sie sie mit Kommas trennen.) Diese URL lang und endet mit "json", stellen Sie sicher, dass Sie alle es kopieren. Sie können es auch von hier kopieren.
   
3. Öffnen Sie die Boards Manager IDE: Extras > Board > Boards-Manager
   
4. Als Typ (obere linke Ecke) wählen Bereitgestellt. Sie sollten nun mindestens einen Eintrag für Elektor-Boards zu sehen.
   
5. Klicken Sie auf den Eintrag, den Sie installieren möchten, auf die Schaltfläche Installieren erscheinen zu lassen.
   
6. Klicken Sie auf die Schaltfläche Installieren Sie die Bretter zu installieren.
   
7. Schließen Sie den Dialog, wenn Sie fertig.
   
8. Nun, wenn Sie die verfügbaren Boards Liste öffnen (Extras > Board) wird es einen Header "Elektor Labs" von den Elektor-Boards gefolgt sein. Wählen Sie das, was Sie brauchen.

Beachten Sie, dass ich die IDE 1.6.7 für Windows verwenden, sollten Arduino IDE 1.6.8 vermieden werden, da es über eine serielle Schnittstelle Problem hat.

Nun, da ich die R4 richtig integriert in der Arduino IDE haben, finde ich, dass ich es die ganze Zeit, während meine "Old School" R3s verstauben.

Vor allem die zweite serielle Schnittstelle des R4 ist wirklich praktisch und macht das Debuggen Skizzen viel einfacher. Außerdem ist es in 3V3-Modus spart eine Menge Ärger mit Level-Shifter. Offiziell ist der MCU ist nicht für 3V3 @ 16 MHz angegeben, aber für mich funktioniert es gut. Wenn es nicht, es ist leicht genug, um den Kristall durch einen 8 MHz zu ersetzen (und den Bootloader ersetzen!).




New peripherals in sketches

The Elektor Uno R4 has more hardware peripherals than the R3 and so the Arduino libraries have been upgraded to support them. In your sketches you can now use:

  • Serial and Serial1 
  • I2C0 and I2C1 (include the Wire library), I2C defaults to I2C0
  • SPI0 and SPI1 (include the SPI library), SPI defaults to SPI0
  • digitalRead/Write now also work on pins 20 to 23 (port E)
  • analogWrite now also works on pins 0, 1 and 2
  • analogRead accepts A6 and A7

The Boards Package can be downloaded from the Elektor.Labs space at GitHub.


Neue Peripheriegeräte in Skizzen

Der Elektor Uno R4 hat mehr Hardware-Peripherie als die R3 und so die Arduino-Bibliotheken aktualisiert wurden, um sie zu unterstützen. In Ihrer Skizzen können Sie jetzt:

     Serial und Serial1
     I2C0 und I2C1 (schließen Sie die Drahtbibliothek), I2C standardmäßig I2C0
     SPI0 und SPI1 (schließen Sie die SPI-Bibliothek), SPI standardmäßig SPI0
     digitalRead / Schreiben Sie jetzt arbeiten auch an den Pins 20 bis 23 (Port E)
     analogWrite funktioniert nun auch auf pin-0, pin-1 und pin-2
     analogRead verwendet pin-A6 und pin-A7

Die Boards Paket kann von der Elektor.Labs Raum bei GitHub heruntergeladen werden.



Remove obsolete file


source Added the standard core libraries

.gitattributes :tada: Added .gitattributes & .gitignore files

.gitignore cleaning up

README.md Renamed Black Whiteboard R4 to Elektor Uno R4

URLs.txt Updated to reflect current situation

avr-gcc-4.9.2-i686-mingw32.zip is this it?

avrdude-6.0.1-windows.zip Added bootloader for ATmega328pb

avrdude-6.3.0-windows.zip Renamed Black Whiteboard R4 to Elektor Uno R4

elektor-boards-1.0.0_ide-1.6.5.zip Corrected typo in eric nitro bootloader file name

elektor-boards-1.0.0_ide-1.6.6.zip Corrected typo in eric nitro bootloader file name

elektor-boards-avr-1.0.0.zip Added the standard core libraries

elektor-boards-avrpb-1.0.0.zip Added the standard core libraries

package_elektor-labs.com_ide-1.6.5_index.json Corrected typo in eric nitro bootloader file name

package_elektor-labs.com_ide-1.6.6_index.json Corrected typo in eric nitro bootloader file name

package_elektor_boards_index.json Added the standard core libraries
https://github.com/ElektorLabs/Arduino/


https://www.elektormagazine.de/labs/elektorino-uno-r4-150790




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Impressum: Fritz Prenninger, Haidestr. 11A, A-4600 Wels, Ober-Österreich, mailto:schaltungen@schaltungen.at
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