Semplifica l'IA con i due "cervelli" di Arduino in un unico ambiente

Che tu sia un hobbista o un professionista che si occupa di prototipazione rapida, saprai già quanto possa essere utile l'hardware di classe maker. Tuttavia, progetti impegnativi che coinvolgono l'intelligenza artificiale (IA), la robotica, l'Internet delle cose (IoT) e la visione artificiale possono mettere a dura prova tale hardware.

Una soluzione comune è quella di abbinare le schede per maker ad attrezzature professionali. Questo però introduce notevoli complessità di progettazione: comunicazioni tra schede complicate, molti cavi aggiuntivi e una serie di grattacapi durante il debug. Anche solo imparare a usare due suite di strumenti separate può rivelarsi un compito arduo. Ho trascorso molte lunghe notti a lavorare in un ambiente di sviluppo integrato (IDE) a me sconosciuto. Ecco perché sono rimasto incuriosito dal design intelligente di UNO Q prodotto da Arduino.

UNO Q combina un'unità microprocessore ad alte prestazioni (MPU) e un'unità microcontroller in tempo reale (MCU) su un'unica scheda, supportata da un nuovo ambiente di sviluppo unificato denominato Arduino App Lab.

Questa architettura a doppio processore consente di realizzare applicazioni che altrimenti richiederebbero un numero maggiore di schede. Alcuni esempi sono la robotica con navigazione autonoma, i dispositivi di domotica con riconoscimento facciale rispettoso della privacy e i sistemi di agricoltura intelligente che si adattano automaticamente all'ambiente.

Una scheda Arduino a doppio processore e doppio sistema operativo per applicazioni impegnative

Il primo prodotto della linea UNO Q è ABX00162 (Figure 1). La caratteristica distintiva di questa scheda è la MPU ARM Cortex-A53 quad core (QRB-2210 di Qualcomm) da 2,0 GHz, abbinata a un'unità di elaborazione grafica (GPU) Adreno e a due processori di segnali di immagine. Il chip è supportato da 2 GB di RAM e 16 GB di storage eMMC, il che lo rende il primo hardware Arduino progettato per eseguire Debian Linux di livello desktop. In termini pratici, ciò significa che è possibile ospitare modelli di IA e applicazioni Python direttamente sulla scheda, anziché su un computer separato.

Figura 1: Arduino UNO Q ABX00162 abbina un MPU ad alte prestazioni a un MCU in tempo reale. (Immagine per gentile concessione di Arduino)

Ciò si abbina a un'esperienza classica con Arduino incentrata sull'MCU STM32U585 di STMicroelectronics, basata su un core ARM Cortex-M33 funzionante fino a 160 MHz. L'MCU esegue il core Arduino su Zephyr OS e gestisce varie periferiche, tra cui la matrice a LED 8 × 13 integrata.

Nonostante tutte le nuove funzionalità, UNO Q mantiene la compatibilità con l'ecosistema Arduino più ampio. Le basette UNO classiche accettano gli shield esistenti, mentre un connettore Qwiic fornisce l'accesso plug-and-play a moduli Modulino per sensori e altre periferiche. Nella parte inferiore sono presenti anche basette ad alta velocità (JMEDIA e JMISC) per il collegamento di periferiche avanzate, come telecamere e display MIPI.

Sviluppo unificato con Arduino App Lab

L'hardware è solo una parte di ciò che rende UNO Q così interessante. L'offerta è completata da Arduino App Lab (Figura 2), un ambiente di sviluppo che tratta l'architettura a doppio processore come un unico obiettivo coerente.

Figura 2: Arduino App Lab include una varietà di esempi di applicazioni pratiche. (Immagine per gentile concessione di Arduino)

Con App Lab è possibile distribuire un progetto su entrambi i processori con un solo clic. Conosciuti come "App", questi progetti sfruttano gli sketch classici di Arduino in tempo reale. Il lato Linux fornisce una serie di funzioni utili, tra cui codice Python, "Bricks" (modelli di intelligenza artificiale predefiniti) e servizi web.

L'ingrediente segreto è Arduino Bridge, un framework RPC (un meccanismo di chiamata a procedura remota) che collega le due parti. Anziché richiedere una configurazione di comunicazione personalizzata, Bridge consente al lato Linux e al lato in tempo reale di richiamare reciprocamente le funzioni.

Primi passi: esempio di monitoraggio del clima

Mettere in azione tutta questa tecnologia è semplice. Grazie al potente processore di Qualcomm, UNO Q può fungere da ambiente di sviluppo autonomo. Tutto ciò di cui si ha bisogno è un dongle USB-C con Power Delivery (PD), una tastiera, un mouse e un display. Si può anche utilizzare un PC come ambiente di sviluppo.

Una volta configurato l'hardware, è possibile iniziare a sperimentare con gli esempi inclusi in App Lab, preinstallato su UNO Q, in modo che si possa accedere ed eseguire immediatamente le app di esempio.

Un esempio tipico è la dimostrazione di monitoraggio del clima e storage domestico. Questa demo richiede ABX00103 (Figura 3), un sensore combinato di temperatura/umidità.

Figura 3: ABX00103 fornisce misurazioni plug-and-play di temperatura e umidità. (Immagine per gentile concessione di Arduino)

Ecco come funziona:

1. L'MCU legge il sensore tramite un'interfaccia I²C per garantire il polling coerente e in tempo reale.
2. Bridge invia tali dati alla MPU Linux.
3. Uno script Python sul lato Linux riceve i dati, li registra, genera i grafici e fornisce un dashboard web.

Tutto ciò è coordinato attraverso un unico progetto App Lab. Per una guida completa, consultare il tutorial.¹

Conclusione

UNO Q e App Lab ridefiniscono in modo importante le possibilità di Arduino. Coniugando la semplicità d'uso di Arduino alla potenza di un ambiente Linux completo, questa piattaforma è in grado di affrontare casi d'uso complessi in qualsiasi ambito, dall'aula all'IA, all'IoT, alla robotica e alla visione artificiale di livello industriale. Vale la pena dargli un'occhiata per evitare di trascorrere lunghe notti a dar senso a una miriade di pezzi hardware scombinati.

Riferimenti:

1: Primi passi con Arduino UNO D: https://www.digikey.com/en/maker/tutorials/2025/getting-started-with-the-arduino-uno-q