Simplifier l'IA avec les deux « cerveaux » d'Arduino dans un seul environnement

Que vous soyez amateur ou expert en prototypage rapide, vous savez déjà à quel point le matériel pour makers peut être pratique. Mais les projets exigeants impliquant l'intelligence artificielle (IA), la robotique, l'Internet des objets (IoT) et la vision par ordinateur peuvent mettre ce matériel à rude épreuve.

L'une des solutions les plus courantes consiste à associer des cartes makers à du matériel professionnel. Cependant, cela introduit des complexités de conception importantes : communications inter-cartes complexes, câblage supplémentaire important et nombreux problèmes de débogage. L'apprentissage de deux suites d'outils distinctes peut s'avérer fastidieux. J'ai passé de nombreuses nuits blanches à essayer de maîtriser un environnement de développement intégré (IDE) inconnu. C'est pourquoi j'ai été intrigué par la conception intelligente de l'UNO Q d'Arduino.

L'UNO Q combine un microprocesseur (MPU) hautes performances et un microcontrôleur (MCU) en temps réel sur une seule carte, avec un nouvel environnement de développement unifié appelé Arduino App Lab.

Cette architecture à double processeur ouvre la voie à des applications qui nécessiteraient autrement plusieurs cartes. La robotique avec navigation autonome, les dispositifs de maison intelligente avec reconnaissance faciale respectueuse de la vie privée et les systèmes agricoles intelligents qui s'adaptent automatiquement à l'environnement ne sont que quelques exemples.

Une carte Arduino à double processeur et double système d'exploitation pour les applications exigeantes

Le premier produit de la ligne UNO Q est l'ABX00162 (Figure 1). La caractéristique principale de cette carte est le QRB-2210 de Qualcomm, un microprocesseur Arm Cortex-A53 quadricœur cadencé à 2,0 GHz, associé à un processeur graphique (GPU) Adreno et à deux processeurs de signal d'image. La puce est dotée de 2 Go de RAM et de 16 Go de stockage eMMC, ce qui en fait le premier matériel Arduino conçu pour l'exécution Debian Linux de classe bureau. Concrètement, cela signifie que vous pouvez héberger des modèles d'IA et des applications Python directement sur la carte, plutôt que sur un ordinateur séparé.

Figure 1 : L'Arduino UNO Q ABX00162 associe un microprocesseur hautes performances à un microcontrôleur en temps réel. (Source de l'image : Arduino)

Cette combinaison s'accompagne d'une expérience Arduino classique centrée sur le microcontrôleur STM32U585 de STMicroelectronics, basé sur un processeur Arm Cortex-M33 fonctionnant jusqu'à 160 MHz. Le microcontrôleur exécute le cœur Arduino sur le système d'exploitation Zephyr et commande divers périphériques, y compris la matrice de LED 8 × 13 intégrée.

Malgré toutes ces nouvelles fonctionnalités, l'UNO Q reste compatible avec l'écosystème Arduino étendu. Les connecteurs UNO classiques acceptent les shields existants, tandis qu'un connecteur Qwiic offre un accès plug-and-play aux modules Modulino pour les capteurs et autres périphériques. Des connecteurs haute vitesse (JMEDIA et JMISC) sont également présents sur la face inférieure pour la connexion de périphériques avancés, tels que des écrans et des caméras MIPI.

Développement unifié avec l'Arduino App Lab

Le matériel n'est qu'une partie de ce qui rend l'UNO Q si intéressant. L'Arduino App Lab (Figure 2), un environnement de développement qui traite l'architecture à double processeur comme une cible unique et cohérente, complète l'offre.

Figure 2 : L'Arduino App Lab inclut une variété d'exemples d'applications pratiques. (Source de l'image : Arduino)

L'App Lab permet de déployer un projet sur les deux processeurs en un seul clic. Connus sous le nom d'« Apps », ces projets exploitent les sketches Arduino classiques du côté temps réel. Le côté Linux fournit un ensemble de fonctions utiles, notamment du code Python, des « Bricks » (modèles d'IA prédéfinis) et des services Web.

L'ingrédient secret ici est l'Arduino Bridge, une structure d'appel de procédure à distance (RPC) qui relie les deux côtés. Au lieu de nécessiter une configuration de communication personnalisée, Bridge permet au côté Linux et au côté temps réel d'appeler leurs fonctions respectives.

Premiers pas : exemple de surveillance climatique

La mise en œuvre de toute ces technologies est simple. Grâce au puissant processeur Qualcomm, l'UNO Q peut servir d'environnement de développement autonome. Il suffit de disposer d'un dongle USB-C avec Power Delivery (PD), d'un clavier, d'une souris et d'un écran. Vous pouvez également utiliser un PC comme environnement de développement, si vous le souhaitez.

Une fois le matériel configuré, vous pouvez commencer à expérimenter avec les exemples inclus dans l'App Lab. L'App Lab étant préinstallé sur l'UNO Q, vous pouvez donc vous connecter et exécuter les exemples d'applications immédiatement.

Un exemple typique est la démonstration de stockage et de surveillance du climat. Cette démonstration requiert l'ABX00103 (Figure 3), un capteur combiné de température et d'humidité.

Figure 3 : L'ABX00103 fournit des mesures de température et d'humidité plug-and-play. (Source de l'image : Arduino)

Le fonctionnement est le suivant :

1. Le microcontrôleur lit le capteur via une interface I²C afin de garantir une interrogation cohérente en temps réel.
2. Bridge envoie ces données au microprocesseur Linux.
3. Un script Python côté Linux reçoit les données, les enregistre, génère des graphiques et fournit un tableau de bord Web.

L'ensemble de ces opérations est coordonné par un seul projet App Lab. Pour une présentation complète, consultez le tutoriel.¹

Conclusion

L'UNO Q et l'App Lab redéfinissent de manière significative les capacités Arduino. En associant la facilité d'utilisation d'Arduino à la puissance d'un environnement Linux complet, cette plateforme peut répondre à des cas d'utilisation complexes, depuis une salle de classe jusqu'à l'IA, l'IoT, la robotique et la vision par ordinateur de niveau industriel. N'hésitez pas à découvrir cette solution pour éviter de passer des nuits blanches à vous débattre avec un matériel hétéroclite.

Référence :

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