在一个环境中利用 Arduino 的两个“大脑”简化 AI

无论你是业余爱好者还是快速原型开发专家，想必早已深知创客级硬件的便捷之处。然而，涉及人工智能 (AI)、机器人、物联网 (IoT) 和计算机视觉的高要求项目，会使这些硬件不堪重负。

一种常见的解决方案是将创客开发板与专业设备搭配使用。但这会使得设计变得异常复杂：复杂的板间通讯、大量的额外布线以及一系列令人头疼的调试问题。仅是学习两个独立的工具套件就会让人痛苦不堪。我曾面对着一个陌生的集成开发环境 (IDE) 沮丧地度过了无数个漫漫长夜。这就是为什么 Arduino 的 UNO Q 的巧妙设计深深地吸引了我。

UNO Q 在单块电路板上集成了一个高性能微处理器单元 (MPU) 和一个实时微控制器单元 (MCU)，并依托一款被称为 Arduino App Lab （应用实验室）的全新统一开发环境。

这种双处理器架构开辟了原本需要多块电路板的应用领域。具备自主导航功能的机器人技术、支持隐私友好型人脸识别的智能家居设备，以及可自动适应环境的智慧农业系统，也仅是其中几例。

适用于高要求应用的双处理器、双操作系统 Arduino 板

UNO Q 系列的第一款产品是 ABX00162（图 1）。该电路板的突出特点是采用了 Qualcomm 的 QRB-2210，这是一个运行频率为 2.0 千兆赫(GHz) 的四核 Arm Cortex-A53 MPU，并配有 Adreno 图形处理单元 (GPU) 和双图像信号处理器。该芯片配备 2 千兆字节 (Gbytes) 内存和 16 千兆字节 (Gbytes) eMMC 存储器，使其成为首个可运行完整桌面级 Debian Linux 的 Arduino 硬件在实际中，这意味着你可以直接在电路板上托管 AI 模型和 Python 应用，而不是在单独的计算机上。

图 1：Arduino UNO Q ABX00162 将高性能 MPU 与实时 MCU 相结合。(图片来源：Arduino）

这一切都与基于 STMicroelectronics 的 STM32U585 MCU 打造的经典 Arduino 体验相得益彰， 这款 MCU 的核心是运行频率高达 160 兆赫 (MHz) 的 Arm Cortex-M33n该 MCU 在 Zephyr 操作系统上运行 Arduino Core，并驱动各种外设，包括内置的 8 × 13 LED 矩阵。

即使 UNO Q 拥有各种新功能，仍能兼容更广泛的 Arduino 生态系统。经典的 UNO 规格排针兼容现有的扩展板，而 Qwiic 接口支持即插即用，可便捷地连接 Modulino 模块，已适配传感器和其他外设。底部还有高速排针（JMEDIA 和 JMISC），用于连接 MIPI 摄像头和显示器等高级外设。

使用 Arduino App Lab 进行统一开发

硬件仅是 UNO Q 极具吸引力的部分原因。Arduino App Lab（图 2）作为一个开发环境，能够将双处理器架构视作单一连贯的目标，由此构成了产品的完整形态。

图 2：Arduino App Lab 包含丰富的实际应用示例。(图片来源：Arduino）

只需轻点一下鼠标，这款 App Lab 就能将项目部署到两个处理器上。这些项目被称为 "App"（应用），其在实时处理端借助经典的 Arduino 代码草图实现功能。Linux 端提供了一系列有用功能，包括 Python 代码、"Bricks"（预制 AI 模型）和网络服务。

此处的核心关键技术是 Arduino Bridge—— 一款远程过程调用 (RPC) 框架，其作用是连接双处理器两端。该框架无需定制化通信架构，即可让 Linux 端与实时处理端直接调用彼此的功能。

入门：气候监测示例

将这些技术投入实际使用非常简单。凭借功能强大的 Qualcomm 处理器，UNO Q 可以作为自己的开发环境。你只需一个具有电源传输 (PD) 功能的 USB-C 扩展坞，再加上键盘、鼠标和显示器。如果愿意，你也可以使用个人电脑作为开发环境。

硬件设置完成后，你就可以开始使用 App Lab 中的示例进行实验。UNO Q 预装了 App Lab，因此你可以立即登录并运行示例 App。

一个典型的例子就是家庭气候监测和存储演示。该演示需要使用 ABX00103（图 3），这是一款温度/湿度组合传感器。

图 3：ABX00103 可具有即插即用型温度和湿度测量功能。(图片来源：Arduino）

具体工作流程如下：

1. MCU 通过 I2C 接口读取传感器数据，以确保一致的实时轮询。
2. Bridge 将数据发送到 Linux MPU。
3. Linux 端的 Python 脚本接收、记录数据、生成图表并提供网络仪表板。

所有这些都通过一个 App Lab 项目进行协调。要了解完整的工作流程，请查看教程。¹

结语

UNO Q 和 App Lab 重新定义了 Arduino 的功能。通过将 Arduino 的易用性与完整 Linux 环境的强大功能相结合，该平台能够应对从教室到工业级 AI、物联网、机器人和计算机视觉等各种具有挑战性的使用案例。如果你想避免在漫漫长夜纠结于杂乱无章的硬件，那就值得一看。

参考文献：

1: Arduino UNO 入门问：https://www.digikey.com/en/maker/tutorials/2025/getting-started-with-the-arduino-uno-q