Der Arduino als KI-Rechner
Einfachere KI-Nutzung mit zwei »Gehirnen«
Durch ihre Dual-Prozessor-Architektur erleichtert die Computing-Plattform Arduino die Nutzung von Embedded-KI auch für weniger erfahrene Anwender. Einen weiteren Beitrag zur Vereinfachung leisten die neue einheitliche Entwicklungsumgebung »Arduino App Lab« und Debian Linux als Betriebssystem.
Wie praktisch Hardware der Maker-Klasse sein kann, wissen sowohl Bastler als auch Rapid-Prototyping-Profis. Anspruchsvolle Projekte in den Bereichen künstliche Intelligenz (KI), Robotik, Internet of Things (IoT) und computerbasierte Bildverarbeitung können diese Hardware jedoch überfordern.
Eine gängige Lösung besteht darin, Makerboards mit professioneller Ausrüstung zu kombinieren. Dies führt jedoch zu einer erheblichen Designkomplexität: komplizierte Kommunikation zwischen den Boards, eine Menge zusätzlicher Verdrahtung und eine Vielzahl von Problemen bei der Fehlersuche. Allein das Erlernen zweier separater Tool-Suites kann mühsam sein. Wer sich nächtelang mit einer ihm unbekannten integrierten Entwicklungsumgebung (IDE) auseinandersetzen muss, weiß das clevere Design des »UNO Q« von Arduino zu schätzen.
Der UNO Q vereint einen leistungsstarken Prozessor und einen Echtzeit-Mikrocontroller auf einem einzigen Board, unterstützt durch eine neue einheitliche Entwicklungsumgebung namens Arduino App Lab. Die Dual-Prozessor-Architektur ermöglicht Anwendungen, für die sonst mehrere Boards erforderlich wären. Roboter mit autonomer Navigation, intelligente Haushaltsgeräte mit datenschutzfreundlicher Gesichtserkennung und intelligente landwirtschaftliche Systeme, die sich automatisch an die Umgebung anpassen, sind nur einige Beispiele.
Ein Arduino-Board mit zwei Prozessoren und zwei Betriebssystemen für anspruchsvolle Anwendungen
Das erste Produkt der UNO-Q-Reihe ist der ABX00162 (Bild 1). Das herausragende Merkmal dieses Boards ist der QRB-2210 von Qualcomm, ein Quad-Core-Arm-Cortex-A53-Prozessor, die mit 2,0 GHz läuft, gekoppelt mit einer Adreno-GPU (Graphics Processing Unit) und zwei ISPs (Image Signal Processor). Der Chip wird von 2 GB RAM und 16 GB eMMC-Speicher unterstützt und ist damit die erste Arduino-Hardware, in der Debian Linux der Desktop-Klasse läuft. In der Praxis bedeutet dies, dass KI-Modelle und Python-Anwendungen direkt im Board gehostet werden können, anstatt in einem separaten Computer.
Das alles ist gepaart mit einer klassischen Arduino-User-Experience, die sich auf den Mikrocontroller STM32U585 von STMicroelectronics stützt. Er beruht auf einem Arm-Cortex-M33, der mit bis zu 160 MHz arbeitet. Im Mikrocontroller läuft Arduino Core unter Zephyr OS und steuert verschiedene Peripheriekomponenten, darunter die eingebaute 8x13-LED-Matrix.
Trotz aller neuen Funktionen bleibt der UNO Q mit dem breiteren Arduino-Ecosystem kompatibel. Klassische UNO-Steckerleisten nehmen vorhandene Shields auf, während ein Qwiic-Anschluss Plug&Play-Zugang zu »Modulino«-Modulen für Sensoren und andere Peripheriegeräte bietet. Auf der Unterseite befinden sich außerdem Highspeed-Steckleisten (JMEDIA und JMISC) für den Anschluss von Peripheriegeräten wie MIPI-Kameras und Displays.
Einheitliche Entwicklung mit dem Arduino App Lab
Die Hardware ist nur ein Teil dessen, was den UNO Q interessant macht. Das Arduino App Lab (Bild 2), eine Entwicklungsumgebung, welche die Dual-Prozessor-Architektur als ein einziges, zusammenhängendes Ziel behandelt, vervollständigt das Angebot.
Bild 2: Das Arduino App Lab enthält eine Vielzahl praktischer Anwendungsbeispiele.
Mit dem App Lab können Anwender ein Projekt mit einem einzigen Klick in beiden Prozessoren bereitstellen. Die als »Apps« bezeichneten Projekte nutzen die klassischen Arduino-Sketches auf der Echtzeitseite. Die Linux-Seite bietet eine Reihe nützlicher Funktionen, darunter Python-Code, »Bricks« (vorgefertigte KI-Modelle) und Webdienste.
Der Clou dabei ist die Arduino Bridge, ein RPC-Framework (Remote Procedure Call), das die beiden Seiten miteinander verbindet. Anstatt eine benutzerdefinierte Kommunikationseinrichtung zu benötigen, ermöglicht die Bridge der Linux-Seite und der Echtzeit-Seite, die Funktionen der jeweils anderen Seite aufzurufen.
Erste Schritte: Beispiel für die Klimaüberwachung
Der Einsatz all dieser Technik ist leicht zu bewerkstelligen. Dank dem Qualcomm-Prozessor kann der UNO Q als eigene Entwicklungsumgebung dienen. Alles, was Anwender dazu brauchen, ist ein USB-C-Dongle mit Power Delivery (PD) sowie eine Tastatur, eine Maus und ein Display. Wer will, kann auch einen PC als Entwicklungsumgebung verwenden.
Bild 3: Der ABX00103 liefert Plug&Play-Temperatur- und -Feuchtigkeitsmessungen.
Sobald die Hardware eingerichtet ist, können Anwender mit den im App Lab enthaltenen Beispielen experimentieren. Das App Lab ist im UNO Q vorinstalliert, sodass Anwender sich sofort anmelden und die Beispiel-Apps ausführen können.
Ein typisches Beispiel ist die Demo zur Überwachung und Speicherung des Wohnklimas. Für diese Demo ist der ABX00103 (Bild 3) erforderlich, ein kombinierter Temperatur-/Feuchtesensor.
Und so funktioniert es:
1. Der Mikrocontroller liest den Sensor über eine I2C-Schnittstelle aus, um eine konsistente Abfrage in Echtzeit zu gewährleisten.
2. Die Bridge sendet diese Daten an die Linux-MPU.
3. Ein Python-Skript auf der Linux-Seite empfängt die Daten, protokolliert sie, erstellt Diagramme und stellt ein Web-Dashboard bereit.
All dies wird durch ein einziges App-Lab-Projekt koordiniert. Eine vollständige Anleitung ist in dem Tutorial »Erste Schritte mit dem Arduino UNO Q« (https://www.digikey.de/de/maker/tutorials/2025/getting-started-with-the-arduino-uno-q) zu finden.
Fazit
Rolf Horn, DigiKey: »Der UNO Q und das App Lab definieren die Möglichkeiten von Arduino völlig neu.«
Der UNO Q und das App Lab definieren die Möglichkeiten von Arduino völlig neu. Durch die Verschmelzung der Benutzerfreundlichkeit von Arduino mit der Leistungsfähigkeit einer vollwertigen Linux-Umgebung kann die Plattform anspruchsvolle Anwendungen vom Klassenzimmer bis hin zu KI, IoT, Robotik und computerbasierte Bildverarbeitung auf industrieller Ebene bewältigen. Für alle, die sich nicht nächtelang mit einem Mischmasch an Hardware herumschlagen wollen, lohnt sich ein Blick darauf.
Der Autor
Rolf Horn ist Applikationsingenieur bei DigiKey.