Arduino UNO Q: la nuova potente scheda che ridefinisce l'innovazione open source

Arduino ha compiuto un importante passo avanti con l'introduzione di UNO Q, una scheda ibrida che combina l'accessibilità delle piattaforme Arduino tradizionali con la potenza dei moderni computer a scheda singola. Questo lancio segue un'audace acquisizione da parte di Qualcomm, che segna una nuova era per lo sviluppo hardware open source. Grazie a un'innovativa architettura dual-core e al supporto per l'esecuzione di distribuzioni Linux complete, UNO Q si posiziona come un punto di svolta nel panorama dei maker, dell'istruzione e dei sistemi embedded.

Che siate appassionati di robotica, prototipazione di intelligenza artificiale o semplicemente alla ricerca di una scheda di sviluppo potente ma accessibile, Arduino UNO Q è ricco di funzionalità che lo pongono anni luce avanti rispetto ai suoi predecessori. Analizziamo nel dettaglio cosa rende questo dispositivo una delle novità più interessanti nel settore dell'embedded e come si confronta sia con i vecchi modelli di Arduino sia con schede a singolo circuito (SBC) concorrenti come Raspberry Pi o Nvidia Jetson.

Che cos'è Arduino UNO Q?

Arduino UNO Q è un nuovo computer a scheda singola (SBC) compatibile con Linux, progettato grazie alla collaborazione tra Arduino e Qualcomm. Lanciato nell'ambito della strategia di Qualcomm per potenziare gli sviluppatori in ambito edge computing, questo computer presenta un design a doppio processore. Ciò significa che include sia una tradizionale unità di microcontrollo (MCU) che una potente unità a microprocessore (MPU). Questo approccio ibrido consente ad UNO Q di gestire attività in tempo reale con la semplicità di Arduino, eseguendo al contempo applicazioni più complesse con il pieno supporto di Linux a bordo.

Nel suo nucleo, UNO Q include:

• Un SoC Qualcomm Dragonwing QRB2210 con CPU quad Cortex-A53 a 2.0 GHz per elaborazione ad alte prestazioni.
• Un MCU STM32U585 di STMicroelectronics per gestire il controllo in tempo reale e la compatibilità con Arduino Sketch.
• Una GPU Adreno 702 per l'accelerazione grafica e funzionalità dual ISP per l'input della fotocamera.
• Installazione di Linux basato su Debian insieme al sistema operativo in tempo reale Zephyr per la massima flessibilità.

Potenza di elaborazione: architettura a doppio cervello

L'inclusione sia di una MPU che di una MCU è ciò che distingue veramente l'UNO Q dalle altre schede Arduino e da molte schede a singolo circuito (SBC). Il chipset Qualcomm Dragonwing offre un potente ambiente di elaborazione con 2 GB o 4 GB di RAM LPDDR4 e 16 GB o 32 GB di memoria eMMC, a seconda della variante. Ciò consente agli utenti di eseguire Debian Linux direttamente sulla scheda, eliminando la necessità di un PC esterno durante lo sviluppo. Con la possibilità di arrivare fino a 64 GB di memoria nelle versioni future, la scheda è scalabile per applicazioni più complesse.

Il microcontrollore STM32U585 gestisce le funzioni in tempo reale e le operazioni GPIO della scheda. È dotato di una memoria flash da 2 MB protetta da ECC, 786 KB di SRAM e supporta un'ampia gamma di funzioni di I/O digitali e analogiche, proprio come le classiche schede Arduino. Questo garantisce la possibilità di realizzare e controllare progetti elettronici, pur avendo accesso a strumenti di calcolo più potenti.

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Capacità di intelligenza artificiale e edge computing

Uno dei punti di forza principali di UNO Q è il supporto integrato per l'elaborazione AI locale. Grazie a Qualcomm Sensing Hub e all'integrazione con Edge Impulse, anch'essa recentemente acquisita da Qualcomm, è possibile implementare modelli per il riconoscimento facciale, il rilevamento vocale, l'elaborazione del segnale e molto altro ancora.

Esempi pre-addestrati sono inclusi di serie, consentendo agli sviluppatori di iniziare rapidamente a lavorare con applicazioni di intelligenza artificiale edge. Questi modelli coprono casi d'uso che vanno dalla domotica e dal monitoraggio ambientale alla robotica e agli assistenti intelligenti. L'accelerazione hardware fornita dal coprocessore CORDIC e dall'FMAC (Filter Mathematical Accelerator) nella MCU velocizza i complessi calcoli matematici spesso necessari in queste attività.

Capacità grafiche e multimediali

Grazie alla GPU Adreno di Dragonwing e al supporto dual ISP, UNO Q è in grado di gestire video fino a 1080p a 30 fotogrammi al secondo, inclusa la codifica e la decodifica simultanee. Supporta display con risoluzione 720×1680 e webcam USB tramite USB-C, con connettori CSI e DSI aggiuntivi per configurazioni più avanzate.

Queste caratteristiche rendono Arduino UNO Q adatto a progetti di visione artificiale, display in tempo reale e analisi multimediale in locale. Gli sviluppatori possono inoltre aspettarsi a breve l'uscita di schede display Arduino dedicate.

Connettività ed espansione

La Arduino UNO Q è dotata sia di connettori legacy che di porte di espansione moderne. Oltre al layout standard dei connettori Arduino UNO, presenta le seguenti caratteristiche:

• Supporto Wi-Fi 5 dual-band e Bluetooth 5.1.
• Porta USB-C per alimentazione, dati, uscita video e connessione di periferiche.
• Connettore I2C compatibile con Qwiic per una rapida integrazione di sensori o moduli.
• Connettori scheda-scheda ad alta densità nella parte inferiore per future espansioni.
• Intestazione JMEDIA con MIPI DSI e CSI per applicazioni video.

Che tu stia prototipando una rete di sensori, costruendo un robot o implementando un modello di intelligenza artificiale all'avanguardia, UNO Q ti offre la flessibilità e la larghezza di banda necessarie.

Supporto software: presentazione di Arduino App Lab

Insieme all'hardware, Arduino ha lanciato un nuovo ambiente di sviluppo all-in-one chiamato App Lab. Questo IDE versatile può essere eseguito direttamente sul sistema Linux di UNO Q oppure essere accessibile da un computer host. Con App Lab è possibile sviluppare utilizzando Arduino Sketch, script Python o persino implementare modelli di intelligenza artificiale, il tutto all'interno di un'unica interfaccia.

Supporta inoltre lo sviluppo in modalità di rete, le funzionalità di debug USB-C e la piena integrazione con Edge Impulse per l'addestramento di modelli di intelligenza artificiale personalizzati. Che tu sia un principiante o uno sviluppatore esperto, App Lab semplifica i tuoi flussi di lavoro su entrambi i processori presenti sulla scheda.

Supporto avanzato per periferiche e I/O

Il microcontrollore STM32 aggiunge importanti capacità analogiche e digitali:

• Convertitore analogico-digitale a 14 bit a 2.5 MSPS con sovracampionamento.
• Doppio DAC a 12 bit e comparatori a bassissimo consumo energetico.
• Amplificatori operazionali integrati con guadagno programmabile.
• Fino a 22 canali di rilevamento capacitivo per interfacce touch.
• Supporto per CAN FD, ingresso/uscita audio, UART, SPI, I2C, I3C, PSSI e GPIO con supporto analogico e PWM.

I pin GPIO sono tolleranti a 5V, supportano diverse modalità operative e sono progettati per ridurre al minimo il consumo energetico in modalità analogica dopo il reset. Questa elevata configurabilità garantisce grande versatilità per gli sviluppatori che lavorano su svariati progetti, dall'automazione industriale ai dispositivi indossabili.

Alimentazione e dettagli costruttivi

La Arduino UNO Q può essere alimentata tramite USB-C o connettori tradizionali, offrendo flessibilità nell'alimentazione. Inoltre, garantisce avvio sicuro, protezione integrata contro le sovracorrenti e opzioni di reset isolate digitalmente. Una matrice di LED integrata (formato 8×13) e quattro LED RGB offrono un feedback rapido e opzioni di output visivo durante lo sviluppo.

Un orologio in tempo reale integrato, timer watchdog e il supporto per la modalità di arresto aumentano la robustezza per le applicazioni critiche. Grazie a domini di alimentazione separati per le sezioni digitale e analogica, l'hardware è progettato per applicazioni di precisione e a basso rumore.

Impegno open source

Nonostante l'acquisizione da parte di Qualcomm, Arduino ha promesso di mantenere le sue radici open-source. Tutto il software è rilasciato sotto licenza GPLv3 o MPL, mentre gli schemi hardware saranno distribuiti con licenza Creative Commons CC BY-SA 4.0. Ciò include i diritti completi per l'utilizzo commerciale e le opere derivate.

Ciò garantisce che sviluppatori, educatori e produttori possano continuare a sviluppare il design UNO Q senza licenze restrittive.

Prezzi e disponibilità

Attualmente sono confermati due modelli:

• 2 GB di RAM / 16 GB eMMC: $44, spedizione a partire dal 25 ottobre
• 4 GB di RAM / 32 GB eMMC: $ 59, spedizione entro dicembre

Questi modelli sono disponibili presso l' Arduino Store , DigiKey, Mouser e altri distributori autorizzati. È in fase di sviluppo un modello da 64 GB, che promette una maggiore scalabilità per le applicazioni future.

Arduino UNO Q rappresenta un passo audace per rendere l'informatica avanzata accessibile alla comunità dei maker. Unendo la semplicità di Arduino alle capacità del computing Linux e all'implementazione dell'intelligenza artificiale, è ideale per progetti che richiedono funzionalità ibride a un costo contenuto. Grazie a un hardware robusto, ai principi open-source e a strumenti di sviluppo versatili, è senza dubbio la scheda Arduino più avanzata mai realizzata.