1. はじめに

Arduino UNO R4 MinimaはUNO R3やLeonardoと比べるとROM、RAMとも強化されクロック周波数が上がりHIDもサポートしているためLeonardoの上位互換という感じですが、I/Oピンの許容出力電流が8mAで従来機種よりも大幅に低いという注意書きがあります。

Maximum current draw per pin: the UNO R4 series' maximum current draw per GPIO is 8 mA, which is significantly lower than previous versions. Exceeding this limit may damage your pin / board.
UNO R4 Minima|Arduino Documentation #tech-specs

2. 仕様

「significantly lower than previous versions」とのことでUNO R4 Minimaと従来機種であるUNO R3、Leonardoを比較します。

Name	Arduino UNO R3	Arduino Leonardo	Arduino UNO R4 Minima
Microcontroller	Microchip ATmega328P	Microchip ATmega32u4	Renesas RA4M1
Architecture	AVR	AVR	Arm Cortex-M4
Circuit Operating Voltage	5V	5V	5V
Input Voltage(VIN)	7-12V	7-12V	6-24V
DC Current per I/O Pin	20 mA※1	40 mA	8 mA
Clock Speed	16 MHz	16 MHz	48 MHz
Flash ROM	32 KB	32 KB	256 KB
EEPROM	1 KB	1 KB	8 KB
SRAM	2 KB	2.5 KB	32 KB
HID Support	No	Yes	Yes

※1:ATmega328Pの絶対最大定格は40mA

各I/Oピンの許容出力電流は、UNO R3に搭載されているATmega328Pの絶対最大定格が40mA、Leonardoも40mAなのに対してUNO R4 Minimaは8mAです。

また、UNO R4 Minimaに搭載されているRA4M1のデータシートによると全出力端子の総和の許容出力電流は60mAです。こちらもATmega328PやATmega32u4が100mA¹なのと比べると控えめです。

3. 8mAってどれくらい？

8mAはふつう（？）に使う分には足りるもののUNO R3やLeonardoのつもりで使うには足りない感じです。例えば秋月電子通商のドライバー内蔵リレーモジュールキットのINPUTと5mm LED 12V（5V省電力版）を同一ポートに並列に接続すると約8.5mAの供給が必要となり許容出力電流を超えます。ディレーティングを考慮すると80%、6.4mA以下に抑えたいところです。

3.1 ドライバー内蔵リレーモジュールキット（秋月電子通商）

「雑に作る」の感想＋αで紹介したドライバ内蔵リレーモジュールキットの回路図を引用し以下の条件を当てはめると、4.3mAの電流供給がマイコンの汎用I/Oに求められます。

トランジスタがONのときのV_BEを0.7V
INPUT端子に5.0Vを印加

3.2 抵抗内蔵LED

抵抗内蔵LEDのススメで紹介した「5mm LED 12V（5V省電力版）（秋月電子通商）」を5Vで点灯すると、4mA強の電流供給がマイコンの汎用I/Oに求められます。以下に抵抗内蔵5mmLED 12V(5V省電力版) 赤色 640nm OSR6LU5B64A-12VのデータシートのV_f-I_f特性図を示します。

4. おわりに

高機能・高性能なUNO R4 Minimaが登場して選択肢が増えました。UNO R3、Leonardo、UNO R4 Minimaは搭載しているROM・RAMの容量やペリフェラル、許容電流、価格などで使い分けるのがよいでしょう。

例えばドライバー内蔵リレーモジュールキット（秋月電子通商）と抵抗内蔵LEDを併用するなら引き続きUNO R3やLeonardoの出番です。

一方でストップウォッチを使う性能テストを実ステップ300行に満たない自動テストシステムで自動化するではUNO R3を使用していますが、今から製作するならUNO R4 Minimaが候補になります。UNO R4 Minimaで十分供給可能な1mA程度の電流でLEDを点灯していたりUNO R3よりもUNO R4 Minimaの方が安価なためです。

特に今時のLEDはソフトウェアのテストツールの動作インジケータとして使うぶんには1mA程度でも十分明るいため抵抗内蔵LEDではなくふつうのLEDと外付けの電流制限抵抗を組み合わせてUNO R4 Minimaを採用するのがリーズナブルと思います。

この書き方は厳密ではありません。正確な情報はATmega328PやATmega16u4/ATmega32u4のデータシートのElectrical Characteristicsをご確認ください。 ↩