아두이노 UNO R4와 R3: 종합적인 검토 및 호환성 가이드

 

아두이노 UNO R4와 R3: 종합적인 검토 및 호환성 가이드 

 

가능성과 실용성이 결합된 아두이노의 혁신적인 영역에 오신 것을 환영합니다. 오늘은 전 세계 전자 커뮤니티에서 널리 주목받고 있는 뛰어난 개발 보드인 아두이노 UNO R4에 대해 자세히 알아보도록 하겠습니다. UNO R4는 이전 버전인 UNO R3의 뛰어난 기능을 계승할 뿐만 아니라 이를 기반으로 대폭 업그레이드 및 개선되었습니다.

 

그렇다면 UNO R3와 비교했을 때, 업그레이드된 UNO R4가 수많은 개발 보드 중에서 돋보이며 초보자와 숙련된 제작자 모두에게 최고의 선택이 될 수 있는 특별한 업그레이드 특징은 무엇일까요? 더욱 강력해진 ARM Cortex-M4 칩, 새롭게 추가된 Wi-Fi 및 Bluetooth 연결 기능, 최적화된 모듈 호환성 및 편리한 개발 환경 중 어떤 것이 가장 큰 특징일까요? 아두이노 UNO R4의 독특한 매력과 업그레이드 하이라이트를 살펴보고, 그 뒤에 숨겨진 혁신적인 기술과 설계의 지혜를 함께 알아보세요. 

 

아두이노의 새로운 장: UNO R4 공개  

 

13년 전, 아두이노는 안정성과 사용 편의성으로 전 세계 메이커들의 마음을 사로잡은 개발 보드인 UNO R3를 출시했습니다. 시간이 흐른 지금, 아두이노는 마침내 이 시리즈의 최신 업그레이드 버전인 아두이노 UNO R4를 출시했습니다. 새 버전은 이전 모델에 비해 컴퓨팅 성능, 메모리 및 네트워크 연결성이 크게 향상되어 혁신가에게 더 많은 가능성을 제공합니다. 

 

 

Arduino UNO R4

 

UNO R4와 UNO R3 비교

 

아두이노 UNO R4는 UNO R3의 클래식한 디자인과 외관을 계승하지만 내부적으로 상당한 업그레이드가 이루어졌습니다. 더 이상 ATmega328P 칩을 사용하지 않고 대신 더 강력한 ARM Cortex-M4를 채택했습니다. 이 프로세서는 최대 48 MHz의 주파수에서 작동하며 32KB의 RAM과 256KB의 플래시 메모리가 장착되어 있습니다. 이러한 구성은 아두이노의 성능 범주를 거의 재정의합니다. Arduino UNO R4에 내장된 Cortex M4 마이크로 컨트롤러는 더 높은 성능, 더 빠른 클럭 속도 및 더 고급 명령어 세트를 제공합니다. Uno R3에 비해 코드를 더 효율적이고 빠르게 실행할 수 있어 더 복잡한 프로젝트를 쉽게 처리할 수 있을 뿐만 아니라 더 빠른 작동 속도를 제공합니다.

 

Uno R3에 비해 Cortex M4 마이크로컨트롤러의 처리 능력은 3배에서 16배로 크게 향상되었습니다. Cortex M0+를 사용하는 라즈베리 파이 피코와 같은 소형 마이크로컨트롤러 보드와 비교하면 Cortex-M4의 성능은 약 6배 향상되었습니다.

 

더 빨라진 클럭 속도와 확장된 메모리로, 그 흔한 혼란스러운 순간에 작별을 고할 수 있습니다. 더 이상 코드가 작동하지 않는 이유를 궁금해하다가 Serial.print() 문이 너무 길고 무거워서 느리게 실행되는 마이크로컨트롤러에 맞지 않거나 대용량 배열이 사용 가능한 메모리를 모두 소모했기 때문이라는 사실을 알게 되는 일은 없을 것입니다.

 

또한 UNO R4는 5V 전원으로 전원을 공급할 수 있어 더욱 편리하고 실용적입니다. 

 

 

Arduino UNO R4 WiFi Development Board

 

Arduino Uno Rev 3

 

 

 

UNO R4가 마침내 이전 USB-B 인터페이스에서 크게 업그레이드된 USB-C 인터페이스를 채택했다는 점을 언급할 가치가 있습니다. 이 새로운 인터페이스는 더 빠른 데이터 전송 속도를 제공할 뿐만 아니라 거의 모든 최신 장치에 연결할 수 있는 범용성을 갖추고 있습니다. 또한 Uno R4는 24V의 Vin 입력 전압을 지원하므로 더 다양한 전원 공급 장치와 호환됩니다. 

 

 

Arduino UNO R4 Upgraded to a Type-C Interface

 

 

새로운 주요 기능:

 

DAC:

 

아두이노 UNO R3의 아날로그 출력은 PWM을 통해서만 파형을 출력할 수 있어 진정한 아날로그 출력을 구현할 수 없었습니다. 산업 시나리오에서 PLC와 같은 많은 수의 장치는 전압 신호만 수신할 수 있습니다. UNO R4에 새로 추가된 DAC는 API를 통해 아날로그 전압을 직접 출력할 수 있어 산업 시나리오에서 아두이노 UNO가 더 빠르게 적응할 수 있습니다.

 

CAN 버스:

 

임베디드 시스템에서 일반적으로 사용되는 통신 버스인 CAN 버스는 배선을 최소화하고 여러 확장 보드를 연결하여 여러 작업을 병렬로 실행할 수 있습니다. 안정성이 뛰어나고 전송 거리가 길다는 장점이 있습니다. UNO R3에는 CAN 통신 인터페이스가 내장되어 있지 않았기 때문에 일부 서보 제어 시스템을 기본적으로 구동할 수 없었습니다. 아두이노 UNO R4의 등장으로 이러한 문제점이 해결되었습니다.

 

Minima 버전과 Wi-Fi 버전 비교 

 

Minima Version

 

 

 

Wi-Fi Version

 

 

업그레이드된 아두이노 UNO R4는 실제로 미니마 버전과 Wi-Fi 버전의 두 가지 버전으로 나뉩니다. 둘 다 고성능 ARM Cortex-M4 칩을 사용하지만 다른 기능에서 차이가 있습니다.

 

● 무선 연결: Arduino UNO R4 Wi-Fi는 Wi-Fi 및 블루투스 연결을 지원하는 ESP32-S3 모듈을 통합하여 프로젝트에 무선 통신 기능을 제공합니다. 반면, 아두이노 UNO R4 미니마는 무선 연결 기능은 없지만 Qwiic 커넥터를 통해 다른 무선 모듈에 연결할 수 있어 더 큰 유연성을 제공합니다. UNO R4 Wi-Fi의 클라우드 연결은 데이터를 업로드하고 다른 아두이노 간에 특정 변수 및 데이터를 동기화할 수 있음을 의미합니다. 예를 들어 버튼이 있는 아두이노 한 대와 LED에 무선으로 연결된 다른 아두이노 한 대를 사용할 수 있습니다. 버튼을 누르면 통신을 처리하기 위한 한 줄의 코드도 추가 없이도 LED를 켤 수 있습니다. 모든 것이 백그라운드에서 처리됩니다.

 

●  LED 매트릭스: 아두이노 UNO R4 Wi-Fi에는 그래픽이나 텍스트를 표시하는 데 사용할 수 있는 12x8 LED 매트릭스가 내장되어 있어 프로젝트에 시각적 효과를 더할 수 있습니다. 아두이노 UNO R4 미니마에는 LED 매트릭스가 없습니다. 이 매트릭스는 찰리플렉싱을 사용하여 96개의 LED를 11개의 GPIO 포트(아두이노 용어로는 D28~D38)에만 연결합니다. 즉, 픽셀은 역병렬로 연결된 두 개의 LED로 구성되고 픽셀은 포트를 공유하므로 한 번에 몇 개의 LED만 활성화할 수 있습니다. 그러나 사람의 눈은 속도가 느리기 때문에 빠른 시간 다중화는 뇌가 완전한 이미지를 보도록 속일 수 있습니다.

 

●  VRTC 및 OFF 핀: Arduino UNO R4 Wi-Fi에는 저전력 모드에서 Wi-Fi 연결을 유지할 수 있도록 ESP32-S3 모듈에 전원을 공급하는 데 사용할 수 있는 VRTC 핀이 있습니다. 또한 전원을 절약하기 위해 ESP32-S3 모듈을 끄는 데 사용할 수 있는 OFF 핀이 있습니다. 아두이노 UNO R4 미니마에는 이 두 핀이 없습니다. 

 

Arduino UNO R4 WiFi & Arduino UNO R4 Minima

 

 

 

 

 

호환성 평가

 

위의 파라미터 표에서 Arduino UNO R4에는 14개의 디지털 입력/출력 핀(이 중 6개는 PWM 출력으로 사용 가능), 6개의 아날로그 입력 핀, 직렬 통신 인터페이스 세트(UART, I2C 및 SPI 인터페이스 포함)가 있음을 알 수 있습니다. 즉, 칩 업그레이드 외에도 모듈 호환성 측면에서도 완전히 최적화되어 사용자에게 풍부한 인터페이스와 더욱 편리한 개발 환경을 제공하는 Arduino UNO R4입니다.

 

독자들의 이해를 돕기 위해 디지털 신호 장치, 아날로그 신호 장치, I2C 인터페이스 장치, UART 인터페이스 장치, 확장 보드 등 DFRobot 플랫폼에서 일반적으로 사용되는 다양한 인터페이스의 모듈에 따라 테스트를 진행했습니다. 

 

 

 

디지털 신호 장치

 

 

 

Digital Signal Devices

 

Digital Signal Devices

 

디지털 신호 장치와 관련하여 아두이노 UNO R4는 버튼, 조명, 서보, 온도 센서 등 많은 일반적인 디지털 신호 장치와 호환되는 테스트를 거쳤습니다. 아두이노 UNO R4의 디지털 입력/출력 핀과 연결하면 이러한 장치를 쉽게 읽고 제어하여 대화형 제어, 상태 표시 및 정밀한 모션 제어 기능을 실현할 수 있습니다. 

 

아날로그 신호 장치

 

Analog Signal Devices

 

 

아두이노 UNO R4는 노브 및 아날로그 전기 전도도 센서와 같은 다양한 아날로그 신호 장치와도 호환됩니다. 아두이노 UNO R4의 아날로그 입력 핀에 연결하면 아날로그 센서에서 데이터를 가져와 파라미터 조정, 환경 모니터링 및 기타 애플리케이션에 사용할 수 있습니다. 

 

I2C 인터페이스 장치

 

I2C Interface Devices

 

I2C Interface Devices

 

 

아두이노 UNO R4의 I2C 인터페이스를 통해 허스키렌즈 비전 센서, 음성 합성 모듈, 음성 인식 모듈, NFC 모듈, LCD 화면 등과 같은 다양한 I2C 장치를 연결할 수 있습니다. 이러한 장치는 I2C 버스를 통해 아두이노 UNO R4와 통신하여 이미지 인식, 음성 출력 및 데이터 상호 작용과 같은 기능을 구현합니다.

 

아두이노 UNO R4를 테스트하는 과정에서 공식 라이브러리에 wiring_private.h가 없어 OLED 화면(제품 번호 DFR0486)이 일시적으로 호환되지 않는 것으로 확인되었습니다. 아두이노 팀에서 향후 업데이트에서 이 문제를 해결할 것으로 예상됩니다. 

 

UART 인터페이스 장치

 

UART Interface Devices

 

아두이노 UNO R4의 UART 인터페이스는 시리얼 장치와의 통신에 사용할 수 있습니다. 허스키렌즈 비전 센서, 시리얼 데이터 로거, USB TTL 어댑터 등의 장치를 연결하고 시리얼 포트를 통해 데이터 전송 및 통신을 수행할 수 있습니다. 

 

확장 보드

 

Expansion Boards

 

아두이노 UNO R4의 설계는 다양한 확장 보드와의 호환성을 고려하여 아두이노 UNO R4의 기능 범위를 더욱 확장할 수 있습니다. 예를 들어 모터 드라이버 보드를 연결하면 아두이노 UNO R4는 더 복잡한 기계 제어를 수행할 수 있고, 확장 모듈을 연결하면 더 많은 유형의 센서 및 액추에이터에 액세스 할 수 있습니다. 

 

요약하자면, 아두이노 UNO R4는 호환성 테스트를 통해 일반적인 모듈 장치와의 호환성을 보장하여 사용자에게 더 넓은 선택의 폭과 편리한 개발 경험을 제공합니다. 디지털 신호 장치, 아날로그 신호 장치, I2C 인터페이스, UART 인터페이스, 확장 보드 장치 등 아두이노 UNO R4는 사용자의 요구를 충족하고 창작의 즐거움을 누릴 수 있게 해 줍니다.

 

위의 호환성 테스트 결과는 일반적인 모듈 장치에만 해당된다는 점에 유의하세요. 실제로 아두이노 UNO R4는 더 많은 모듈 장치와 호환되며, 특정 요구 사항에 따라 시도하고 탐색할 수 있습니다. 

 

결론

 

결론적으로, 고급 ARM 코어텍스-M4 칩, 향상된 호환성, Wi-Fi 및 블루투스 연결 기능을 갖춘 아두이노 UNO R4는 전자공학계의 판도를 바꿀 제품입니다. 업그레이드된 기능과 사용자 친화적인 디자인이 결합된 이 제품은 창의력의 한계를 뛰어넘고자 하는 초보자와 숙련된 제작자 모두에게 이상적인 선택이 될 것입니다.

 

UNO R4는 단순히 더 많은 전원이나 연결 옵션을 제공하는 것이 아니라 복잡한 산업 프로젝트를 개발하거나 전자공학의 기초를 탐구하는 등 사용자의 필요에 맞는 플랫폼을 제공합니다. UNO R4를 사용하면 단순히 개발 보드를 구입하는 것이 아니라 가능성의 세계에 투자하는 것입니다.

 

아두이노 UNO R4에 대한 이번 탐험이 유익하고 영감을 주는 시간이 되었기를 바랍니다. 언제나 그렇듯이 실험하고, 탐구하고, 혁신하는 것을 권장합니다. 결국 전자공학의 미래는 여러분의 손에 달려 있습니다. 즐거운 제작되세요! 

 

 

참고 자료 1

참고자료 2