【Digikey好物畅享】Arduino UNO R4 WiFi 搭建开发环境+试玩LED Matrix+WiFi测速

1509943954 · 2026 年2 月 25 日 03:59

1. 开箱

DigiKey 联合 EEWORLD 举办的“你晒单，我买单”活动，进行了好几期，第8期终于入围了，非常开心，感谢 Digikey 和 EEWORLD。

这次终于入手了 Arduino 官方的板子，看看和其他系列的板子有什么不同。

等了7/8天，快递到了，还是经典的包装，熟悉的味道。

盒子小巧，印刷清晰。

蓝色的底板，非常经典。

板卡背面还有塑料还是亚克力外壳，非常nice。

2.Arduino UNO R4 WiFi 资料

官方介绍

https://docs.arduino.cc/hardware/uno-r4-wifi/#features

官方文档有板卡介绍，教程，Pinout，Datasheet，原理图，CAD 文件，非常全的资料。

特性1：核心处理能力：瑞萨 RA4M1

Uno R4 放弃了老旧的 ATmega328P，采用了 Renesas RA4M1 芯片。

主频：48MHz（比 R3 快了 3 倍）。
存储：256KB Flash 和 32KB SRAM（分别提升了 8 倍和 16 倍），这意味着你可以运行更复杂的算法。
架构：32 位 ARM 架构支持单周期数学运算，性能大幅提升。

特性2：无线连接：ESP32-S3 副处理器【可惜的是WiFi和BLE不能共存】

为了实现强大的联网能力，板载集成了一个 ESP32-S3-MINI-1 模块。

Wi-Fi & 蓝牙：支持 2.4GHz Wi-Fi 和蓝牙 5.0 (BLE)。
独立运行：ESP32 负责复杂的网络协议栈，通过串口与主控 RA4M1 通信，减轻了主控的负担。

特性3：板载视觉：12x8 LED 矩阵【可玩性很强】

这是 Uno R4 WiFi 最亮眼的外观特征。板子背面隐藏了 96 颗红色 LED。

无需额外硬件：可以直接通过代码显示字符、图标、甚至是简单的动画。
创意交互：非常适合制作倒计时器、状态指示灯或动态表情图。

特性4：强大的硬件扩展

Uno R4 WiFi 增加了很多专业级接口：

CAN 总线支持：内置 CAN 控制器，适合汽车电子或工业自动化项目。
DAC (12 位)：支持真正的模拟电压输出（引脚 A0），不再仅限于 PWM 模拟。
HID 支持：可以模拟键盘、鼠标，通过 USB 与电脑交互。
Qwiic 接口：板载 I2C 扩展口，支持免焊接连接传感器。
RTC (实时时钟)：内置 RTC，只要外接电池（VRTC 引脚），断电也能计时。

3. Arduino IDE 搭建开发环境

3.1安装 Uno R4 Wifi 包

打开 Arduino IDE，打开 board 管理器，输入 uno r4 wifi 开始搜索，找到 “Arduino UNO R4 Boards” 点击 INSTALL 开始安装板级支持包和编译器、烧写软件等工具。

安装 Arduino 通用串行总线设备

日志区列出了安装的工具

Tool arduino:dfu-util@0.11.0-arduino5 already installed
Tool builtin:dfu-discovery@0.1.2 already installed
Downloading packages
arduino:arm-none-eabi-gcc@7-2017q4
arduino:bossac@1.9.1-arduino5
arduino:openocd@0.11.0-arduino2
arduino:renesas_uno@1.5.2
Installing arduino:arm-none-eabi-gcc@7-2017q4
Configuring tool.
arduino:arm-none-eabi-gcc@7-2017q4 installed
Installing arduino:bossac@1.9.1-arduino5
Configuring tool.
arduino:bossac@1.9.1-arduino5 installed
Installing arduino:openocd@0.11.0-arduino2
Configuring tool.
arduino:openocd@0.11.0-arduino2 installed
Installing platform arduino:renesas_uno@1.5.2
Configuring platform.
Platform arduino:renesas_uno@1.5.2 installed

把开发板通过Type-C连接到电脑，电脑弹出通知， UNO WiFi R4 CMSIS-DAP 已就绪。

打开设备管理器，新增加一个串口

3.2 新建工程

为了更好的使用 Led Matrix，需要安装依赖库：ArduinoGraphics

打开 Blink 工程，点击上传，自动编译、下载，开发板上的 LED 就会闪烁。

4.PlatformIO 搭建开发环境】

4.1第一创建工程自动下载开发环境

创建第一个工程，进行下面的设置：

设置工程名字为 uno_r4_wifi_tutorial
选择开发板 Arduino Uno R4 WiFi
选择 Framework 为 Arduino
取消勾选，使用下面自定义路径保存工程

4.2 PlatformIO IDE 调试

修改 platformio.ini 增加如下一行【经过测试，不需要这样修改，使用默认的 platform.ini 即可】

; PlatformIO Project Configuration File
;
;   Build options: build flags, source filter
;   Upload options: custom upload port, speed and extra flags
;   Library options: dependencies, extra library storages
;   Advanced options: extra scripting
;
; Please visit documentation for the other options and examples
; https://docs.platformio.org/page/projectconf.html

[env:uno_r4_wifi]
platform = renesas-ra
board = uno_r4_wifi
framework = arduino
lib_deps =
    arduino-libraries/ArduinoGraphics@^1.1.4
    arduino-libraries/ArduinoBLE@^1.5.0

; 使用板载调试功能
debug_tool = cmsis-dap
monitor_speed = 921600

VS Code 调试，自动新增了如下3个配置

对应的配置文件 .vscode/launch.json 内容如下：

// AUTOMATICALLY GENERATED FILE. PLEASE DO NOT MODIFY IT MANUALLY
//
// PlatformIO Debugging Solution
//
// Documentation: https://docs.platformio.org/en/latest/plus/debugging.html
// Configuration: https://docs.platformio.org/en/latest/projectconf/sections/env/options/debug/index.html

{
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        {
            "type": "platformio-debug",
            "request": "launch",
            "name": "PIO Debug",
            "executable": "j:/LinTeX9527/MyEVAL/EEWORLD/dk_purchase08_2025/sdk/uno_r4_wifi_tutorial/.pio/build/uno_r4_wifi/firmware.elf",
            "projectEnvName": "uno_r4_wifi",
            "toolchainBinDir": "C:/Users/admin/.platformio/packages/toolchain-gccarmnoneeabi/bin",
            "internalConsoleOptions": "openOnSessionStart",
            "svdPath": "C:/Users/admin/.platformio/platforms/renesas-ra/misc/svd/R7FA4M1AB.svd",
            "preLaunchTask": {
                "type": "PlatformIO",
                "task": "Pre-Debug"
            }
        },
        {
            "type": "platformio-debug",
            "request": "launch",
            "name": "PIO Debug (skip Pre-Debug)",
            "executable": "j:/LinTeX9527/MyEVAL/EEWORLD/dk_purchase08_2025/sdk/uno_r4_wifi_tutorial/.pio/build/uno_r4_wifi/firmware.elf",
            "projectEnvName": "uno_r4_wifi",
            "toolchainBinDir": "C:/Users/admin/.platformio/packages/toolchain-gccarmnoneeabi/bin",
            "internalConsoleOptions": "openOnSessionStart",
            "svdPath": "C:/Users/admin/.platformio/platforms/renesas-ra/misc/svd/R7FA4M1AB.svd"
        },
        {
            "type": "platformio-debug",
            "request": "launch",
            "name": "PIO Debug (without uploading)",
            "executable": "j:/LinTeX9527/MyEVAL/EEWORLD/dk_purchase08_2025/sdk/uno_r4_wifi_tutorial/.pio/build/uno_r4_wifi/firmware.elf",
            "projectEnvName": "uno_r4_wifi",
            "toolchainBinDir": "C:/Users/admin/.platformio/packages/toolchain-gccarmnoneeabi/bin",
            "internalConsoleOptions": "openOnSessionStart",
            "svdPath": "C:/Users/admin/.platformio/platforms/renesas-ra/misc/svd/R7FA4M1AB.svd",
            "loadMode": "manual"
        }
    ]
}

点击调试

如果调试启动失败，开发板完全断电一次，再重新调试。成功进入调试状态，如下

5.测试 LED Matrix

我习惯了 PlatformIO 下开发程序，下面的代码都是在这个环境下开发的。

修改官方的 led matrix 工程，尝试了多种滚动模式，总结如下：

字符串滚动，不要给字符串添加 const 修饰符，不然没有显示；
其实最常用、最实用的滚动模式就是 SCROLL_LEFT


// To use ArduinoGraphics APIs, please include BEFORE Arduino_LED_Matrix
#include "ArduinoGraphics.h"
#include "Arduino_LED_Matrix.h"

ArduinoLEDMatrix matrix;

void setup() {
  Serial.begin(921600);
  matrix.begin();

  Serial.println("Starting...");
  matrix.beginDraw();
  matrix.stroke(0xFFFFFFFF);

  // add some static text
  // will only show "UNO" (not enough space on the display)
  const char text[] = "UNO r4";
  matrix.textFont(Font_4x6);
  matrix.beginText(0, 1, 0xFFFFFF);
  matrix.println(text);
  matrix.endText();
  matrix.endDraw();

  Serial.println("Done.");

  delay(2000);
}

void loop() {

  Serial.println("Starting scroll...");

  // Make it scroll!
  matrix.beginDraw();
  matrix.stroke(0xFFFFFFFF);

  // matrix.textScrollSpeed(50);
  matrix.textScrollSpeed(200); // NOTE: 数值越大，滚动越慢，即表示 scroll internal

  // add the text
  char text[] =
      "   Hello Uno R4 WiFi!   "; // NOTE: 把 const
                                  // 去掉，现在可以上下滚动了，但是过长的文字会被截断，所以上下滚动并不实用。

  // 设置字体
  matrix.textFont(Font_4x6);
  // matrix.textFont(Font_5x7);

  matrix.beginText(0, 1, 0xFFFFFF);
  matrix.println(text);

  matrix.endText(SCROLL_LEFT); //  文字从右边向左滑动 【最实用】
  // matrix.endText(SCROLL_RIGHT); //  文字从左边向右滑动 【反直觉】
  // matrix.endText(SCROLL_UP); // NOTE: 用来显示的字符不能有 const 修饰符
  // matrix.endText(SCROLL_DOWN); // BUG: 有残影

  matrix.endDraw();
  Serial.println("Done."); // NOTE: 从打印日志和LED矩阵显示效果可以看出，文本滚动完成后，才会结束这一轮显示，进入到下一轮
}

VID_20260203_195244 00_00_00-00_00_30

6.测试 WiFi

6.1测试1：扫描周围的热点并列出来

6.1.1源码


#include <WiFiS3.h>

void listNetworks();
void printEncryptionType(int thisType);
void printMacAddress(byte mac[]);

void setup() {
  //Initialize serial and wait for port to open:
  Serial.begin(DMOE_UART_BAUDRATE);
  while (!Serial) {
    ; // wait for serial port to connect. Needed for native USB port only
  }

  // check for the WiFi module:
  if (WiFi.status() == WL_NO_MODULE) {
    Serial.println("Communication with WiFi module failed!");
    // don't continue
    while (true);
  }

  String fv = WiFi.firmwareVersion();
  if (fv < WIFI_FIRMWARE_LATEST_VERSION) {
    Serial.println("Please upgrade the firmware");
  }
}

void loop() {
  byte mac[6];
  // scan for existing networks:
  Serial.println("Scanning available networks...");
  listNetworks();
  
  WiFi.macAddress(mac);
  Serial.println();
  Serial.print("Your MAC Address is: ");
  printMacAddress(mac);
  delay(10000);
}

void listNetworks()
{
  // scan for nearby networks:
  Serial.println("** Scan Networks **");
  int numSsid = WiFi.scanNetworks();
  if (numSsid == -1) {
    Serial.println("Couldn't get a WiFi connection");
    while (true);
  }

  // print the list of networks seen:
  Serial.print("number of available networks:");
  Serial.println(numSsid);

  // print the network number and name for each network found:
  for (int thisNet = 0; thisNet < numSsid; thisNet++) {
    Serial.print(thisNet);
    Serial.print(") ");
    Serial.print(WiFi.SSID(thisNet));
    Serial.print(" Signal: ");
    Serial.print(WiFi.RSSI(thisNet));
    Serial.print(" dBm");
    Serial.print(" Encryption: ");
    printEncryptionType(WiFi.encryptionType(thisNet));
  }
}

void printEncryptionType(int thisType)
{
  // read the encryption type and print out the name:
  switch (thisType) {
    case ENC_TYPE_WEP:
      Serial.println("WEP");
      break;
    case ENC_TYPE_WPA:
      Serial.println("WPA");
      break;
    case ENC_TYPE_WPA2:
      Serial.println("WPA2");
      break;
    case ENC_TYPE_WPA3:
      Serial.println("WPA3");
      break;
    case ENC_TYPE_NONE:
      Serial.println("None");
      break;
    case ENC_TYPE_AUTO:
      Serial.println("Auto");
      break;
    case ENC_TYPE_UNKNOWN:
    default:
      Serial.println("Unknown");
      break;
  }
}

void printMacAddress(byte mac[])
{
  for (int i = 0; i < 6; i++) {
    if (i > 0) {
      Serial.print(":");
    }
    if (mac[i] < 16) {
      Serial.print("0");
    }
    Serial.print(mac[i], HEX);
  }
  Serial.println();
}

6.2流程图

初始化阶段：

串口初始化：等待串口连接（用于USB调试输出）
硬件检查：确认WiFi模块正常工作
固件检查：提示用户升级固件（如果版本过旧）

扫描循环（每10秒一次）：

设备信息：获取并显示本机的MAC地址
网络扫描：扫描周围可用的WiFi网络
结果显示：对于每个找到的网络，显示：
1. 网络名称（SSID）
2. 信号强度（RSSI，单位dBm）
3. 加密类型（WEP/WPA/WPA2/WPA3等）
延迟等待：暂停10秒后重新扫描

6.1.3执行结果

6.2 测试2：WiFi 吞吐率

测试由两部分组成：

UNO R4 WiFi 服务端
电脑上的 Python 程序

其核心工作原理是：客户端发送带有CRC32校验码的数据包，服务器端校验后原样发回，客户端再进行二次校验。通过测量成功回传的数据量，计算出真实的网络吞吐量（Mbps），并统计校验错误和丢包率。

6.2.1系统交互时序图

6.2.2 UNO R4 WiFi 流程图

6.2.3 Python 端流程图

6.2.4 uno r4 wifi 代码


#include <WiFiS3.h>
#include <WiFiUdp.h>
#include "arduino_secrets.h"

char ssid[] = SECRET_SSID;
char pass[] = SECRET_PASS;
unsigned int localPort = 2345;

WiFiUDP Udp;
byte packetBuffer[1024];
unsigned long totalBytes = 0;
unsigned long lastReportTime = 0;
unsigned long crcErrors = 0;

/* CRC32 查找表实现 */
uint32_t calculate_crc32(const byte *data, size_t n_bytes) {
  uint32_t crc = 0xFFFFFFFF;
  for (size_t i = 0; i < n_bytes; i++) {
    crc ^= data[i];
    for (int j = 0; j < 8; j++) {
      crc = (crc >> 1) ^ (0xEDB88320 & (-(crc & 1)));
    }
  }
  return ~crc;
}

String timeString(unsigned long ms);

void setup() {
  Serial.begin(DEMO_UART_BAUDRATE);
  while (!Serial);

  Serial.println("\n========================================");
  Serial.println("   Uno R4 WiFi UDP CRC32 Perf Server");
  Serial.println("========================================");

  WiFi.begin(ssid, pass);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED || WiFi.localIP() == IPAddress(0, 0, 0, 0)) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }

  Serial.println("\n\n>>> WiFi CONNECTION ESTABLISHED <<<");
  Serial.print("  [+] Local IP:   "); Serial.println(WiFi.localIP());
  Serial.println("----------------------------------------");

  Udp.begin(localPort);
  lastReportTime = millis();
}

void loop() {
  int packetSize = Udp.parsePacket();
  if (packetSize >= 4) {
    int len = Udp.read(packetBuffer, sizeof(packetBuffer));
    if (len > 4) {
      // 提取包末尾的 CRC (小端模式)
      uint32_t receivedCrc;
      memcpy(&receivedCrc, &packetBuffer[len - 4], 4);

      // 计算数据的 CRC
      uint32_t computedCrc = calculate_crc32(packetBuffer, len - 4);

      if (computedCrc == receivedCrc) {
        // 校验通过，回传
        Udp.beginPacket(Udp.remoteIP(), Udp.remotePort());
        Udp.write(packetBuffer, len);
        Udp.endPacket();
        totalBytes += len;
      } else {
        crcErrors++;
      }
    }
  }

  unsigned long currentTime = millis();
  if (currentTime - lastReportTime >= 3000) {
    float duration = (currentTime - lastReportTime) / 1000.0;
    float mbps = (totalBytes * 8.0) / duration / 1000000.0;

    Serial.print("[Perf] ");
    Serial.print(timeString(currentTime));
    Serial.print(" | Rate: ");
    Serial.print(mbps, 4);
    Serial.print(" Mbps | CRC Errors: ");
    Serial.println(crcErrors);

    totalBytes = 0;
    lastReportTime = currentTime;
  }
}

String timeString(unsigned long ms) {
  unsigned long seconds = ms / 1000;
  unsigned long minutes = seconds / 60;
  unsigned long hours = minutes / 60;
  char buf[20];
  sprintf(buf, "%02lu:%02lu:%02lu", hours % 24, minutes % 60, seconds % 60);
  return String(buf);
}

6.2.5 电脑端 python 代码

import socket
import time
import zlib
import struct

# --- 配置区 ---
BOARD_IP = '192.168.3.37'
PORT = 2345
PACKET_SIZE = 1024         # 总大小 1KB (1020 字节数据 + 4 字节 CRC)
DURATION = 30              # 测试持续 30 秒
REPORT_INTERVAL = 3        # 报告间隔 3 秒

def run_udp_perf_test():
    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
    sock.settimeout(0.5)

    data_payload = b'x' * (PACKET_SIZE - 4)
    # 计算数据的 CRC32 并打包为 4 字节小端字节序
    crc = zlib.crc32(data_payload) & 0xFFFFFFFF
    full_packet = data_payload + struct.pack('<I', crc)

    rx_total_bytes = 0
    tx_total_packets = 0
    rx_total_packets = 0
    crc_error_count = 0

    print("\n" + "╔" + "═"*48 + "╗")
    print(f"║{'UDP CRC32 PERFORMANCE TEST':^48}║")
    print("╚" + "═"*48 + "╝\n")

    start_time = time.time()
    last_report_time = start_time
    interval_rx_bytes = 0

    try:
        while (time.time() - start_time) < DURATION:
            # 发送
            sock.sendto(full_packet, (BOARD_IP, PORT))
            tx_total_packets += 1

            try:
                # 接收
                data, addr = sock.recvfrom(2048)
                rx_total_packets += 1

                # 验证回传数据的校验码
                if len(data) >= 4:
                    received_data = data[:-4]
                    received_crc = struct.unpack('<I', data[-4:])[0]
                    computed_crc = zlib.crc32(received_data) & 0xFFFFFFFF

                    if received_crc == computed_crc:
                        rx_total_bytes += len(data)
                        interval_rx_bytes += len(data)
                    else:
                        crc_error_count += 1
            except socket.timeout:
                pass

            # 周期性报告
            now = time.time()
            if now - last_report_time >= REPORT_INTERVAL:
                mbps = (interval_rx_bytes * 8) / (now - last_report_time) / 1000000
                print(f"[{time.strftime('%H:%M:%S')}] Rate: {mbps:>7.4f} Mbps | Success: {rx_total_packets}/{tx_total_packets}")
                interval_rx_bytes = 0
                last_report_time = now

            # 频率控制，避免硬件缓冲区溢出
            time.sleep(0.005)

    except KeyboardInterrupt:
        print("\n[User] Test Interrupted")

    total_duration = time.time() - start_time
    final_mbps = (rx_total_bytes * 8) / total_duration / 1000000
    loss_rate = ((tx_total_packets - rx_total_packets) / tx_total_packets) * 100

    print("\n" + "="*50)
    print(f"{'FINAL SUMMARY':^50}")
    print("-"*50)
    print(f"  > Duration       : {total_duration:.2f} s")
    print(f"  > Avg Throughput : {final_mbps:.4f} Mbps")
    print(f"  > CRC Failures   : {crc_error_count}")
    print(f"  > Packet Loss    : {loss_rate:.1f}%")
    print("="*50 + "\n")

    sock.close()

if __name__ == "__main__":
    run_udp_perf_test()

6.2.6 测试结果

UNO R4 WiFi 运行结果

[Perf] 00:03:50 | Rate: 0.0000 Mbps | CRC Errors: 0
[Perf] 00:03:53 | Rate: 0.0000 Mbps | CRC Errors: 0
[Perf] 00:03:56 | Rate: 0.0053 Mbps | CRC Errors: 0
[Perf] 00:03:59 | Rate: 0.0355 Mbps | CRC Errors: 0
[Perf] 00:04:02 | Rate: 0.0362 Mbps | CRC Errors: 0
[Perf] 00:04:05 | Rate: 0.0361 Mbps | CRC Errors: 0
[Perf] 00:04:08 | Rate: 0.0359 Mbps | CRC Errors: 0
[Perf] 00:04:11 | Rate: 0.0361 Mbps | CRC Errors: 0
[Perf] 00:04:15 | Rate: 0.0358 Mbps | CRC Errors: 0
[Perf] 00:04:18 | Rate: 0.0361 Mbps | CRC Errors: 0
[Perf] 00:04:21 | Rate: 0.0358 Mbps | CRC Errors: 0
[Perf] 00:04:24 | Rate: 0.0357 Mbps | CRC Errors: 0
[Perf] 00:04:27 | Rate: 0.0136 Mbps | CRC Errors: 0

Python 端运行结果


╔════════════════════════════════════════════════╗
║           UDP CRC32 PERFORMANCE TEST           ║
╚════════════════════════════════════════════════╝

[12:00:18] Rate:  0.0352 Mbps | Success: 13/13
[12:00:21] Rate:  0.0358 Mbps | Success: 27/27
[12:00:24] Rate:  0.0361 Mbps | Success: 41/41
[12:00:27] Rate:  0.0359 Mbps | Success: 55/55
[12:00:30] Rate:  0.0361 Mbps | Success: 69/69
[12:00:34] Rate:  0.0357 Mbps | Success: 83/83
[12:00:37] Rate:  0.0361 Mbps | Success: 97/97
[12:00:40] Rate:  0.0357 Mbps | Success: 111/111
[12:00:43] Rate:  0.0357 Mbps | Success: 125/125

==================================================
                  FINAL SUMMARY
--------------------------------------------------
  > Duration       : 30.20 s
  > Avg Throughput : 0.0358 Mbps
  > CRC Failures   : 0
  > Packet Loss    : 0.0%
==================================================

话题		回复	浏览量
【DigiKey好物畅享】+Arduino UNO R4 WIFI开发板分享Web点灯开箱分享	0	24	2026 年3 月 13 日
【DigiKey好物畅享】Arduino UNO R4 WiFi开发板的蓝牙功能使用开箱分享 arduino	0	36	2026 年3 月 14 日
Arduino Uno R4 WiFi 在高等教育中的应用 arduino , 工程简报	3	176	2025 年11 月 19 日
Arduino UNO R4 WiFi 12 x 8 LED显示矩阵背后的理论知识工程简报	0	340	2024 年10 月 27 日
适用于 Arduino UNO R4 Minima 和 UNO R4 WiFi 开发板的快速 PWM 工程小贴士 arduino , 开发板，套件，编程器 , 评估板 , 工程简报	0	247	2025 年2 月 28 日