Arduino UNO Qはマイコンボードか、シングルボードコンピュータか――実機で確かめた新しいArduinoの形

この動画はDigiKeyの提供でお送りします。こんにちは。とうとうやってきましたね。Arduino UNO Qが発売されました。イチケン的にはこのArduino Q、次世代のArduinoかと思っているんですけども、今日はこれを実際に使ってみて、どういったコンセプトの製品なのか、今までのArduinoとどういった点が違うのか、というのを見ていきます。

その前に今日のスポンサーのDigiKeyの紹介です。どうぞ。

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早速Arduino UNO Qの外観を見ていきます。これまで歴代のArduino R3やR4 Minimaと比べると、基板上に乗っている部品の配置だとか密度なんかもだいぶ違ってきていますね。かなり高密度にIC類が実装されています。これまでの機種のR4 WiFiとわりと近いかなって感じですね。ただ基本的なフォームファクターについてはこれまでと同じです。

UNO Qの部品の構成を詳しく見ていきます。こちら中央部分にQualcommのSoC QRB2210があります。なんとですね、Arduinoはこれまで基本的にマイコンだったんですけども、UNO Qではシングルボードコンピュータのようになりました。この上でLinuxが動きます。SoCのスペック的にはCortex-A53 2GHz 4コアで、GPU内蔵なので結構良いのではないかと思います。

シングルボードコンピュータになってしまったからマイコン機能は失われてしまったかというと、そんなことはなくて、こちらの裏側ですね、この部分にしっかりとマイコンも乗っています。STMicroelectronicsのSTM32U585です。これはARM Cortex-M33が乗っています。動作周波数は160MHzで、2MBのフラッシュメモリ、786KBのSRAMが搭載されています。ちなみにリアルタイムOSであるZephyr OSが走っているそうです。

R4 Minimaに搭載されているマイコンはルネサス製で動作周波数は48MHz、256KBのフラッシュメモリ、32KBのSRAMだったことを考えると、スペック的にはかなり向上しています。UNO QはリアルタイムOSを積んでいるので単純な比較はできませんが、数倍速くなっていそうな雰囲気がします。

メモリについても別途搭載されていて、2GBのRAMと、裏側に16GBのeMMCが搭載されています。ラズパイのようにSDカードからOSとかデータを読み込んでとかするよりかは、よっぽど早くなりますね。後でやってみますが、シングルボードコンピュータ上でプログラムを書いて、それをマイコンに書き込む、みたいなこともできます。つまりこれ1台で開発が完結するわけです。

裏面を見てみると、この部分に2つ別途ソケットが生えています。これはマイコンやSoCのピンに繋がっていたり、アナログ信号の入出力に使えるようなものとなっています。さすがにですね、これだけピン数のあるマイコンやSoCを使っているので、Arduino UNOシリーズの標準のピン数だけしか使えないのはもったいないですからね。

あとはR4 WiFiのときにあったようなマトリクスLEDもあります。あと無線モジュールがついていて、2.4GHzと5GHzのWi-Fiが使えたり、Bluetooth 5.1が使えたりもします。

今回こちらのUNO Q、スポンサーのDigiKeyから購入したのですが、箱や基板の上に技適マークはありませんでした。FCCマークはあるので、今回は技適未取得機器を用いた実験等の特例制度を使って動かしてみます。ちなみに以前にも似たようなことがあって、DigiKeyでラズパイ5を購入したときに、発売当初技適マークはついていませんでした。1年後くらいに再度購入したら基板に技適マークが印刷されていたので、Arduino UNO Qももしかしたらそのうち技適がつくかもしれません。また半年後か1年ぐらいに買ってみることにします。

価格についてはDigiKeyで7000円程度でした。ここら辺は低価格シングルボードコンピュータかなという値段かと思います。イメージとしてはラズパイ4より少し安いかなくらいの感じです。

というわけでここからは実際にUNO Qを使っていきます。使い方は実はいろいろあるんですね。従来のようにパソコンに繋いでマイコンをプログラムするやり方であったり、これ自体がシングルボードコンピュータなので、この上でプログラムを書いてマイコンを動かしたり、あとはSoCとマイコンを組み合わせてハイブリッド的な動作をさせることもできます。

まずは従来通りパソコンとUSBケーブルで接続してプログラムする方法です。実際にLチカのプログラムを書き込んでみましょう。ここを見ていてください。

はい、こんな感じでLチカしっかりとしていますね。UNO Qは無線モジュールがついていますので、USBケーブルを接続しないでもWiFi経由で書き込むこともできます。実際に書き込むと、はい、このようにLチカできました。WiFi経由でもプログラムを書き込めました。USBケーブルで接続しないでも無線で書き込めるというのは結構便利だと思うのですけれど、皆さんどう思いますでしょうか。

Arduino IDEを使う場合はこれまで通りC言語ベースのArduino言語が使えます。このあたりについては従来通りといったところですね。

次もパソコンと接続するやり方なんですけども、Arduino IDEではなくてArduino App Labを組み合わせてみます。これはArduino UNO Q向けの新しい開発環境です。これを使うことでSoCとマイコンを組み合わせて、更にいろいろなことができるようになります。

こちらのexampleの部分にいろいろ作例があるので試してみます。例えばこのWeather Forecastとかやってみますか。readmeの部分にどういうふうに動作するとか、そのあたりが全部書いてあります。QualcommのSoCのシングルボードコンピュータ部分でネットに接続して天気予報のデータを持ってくると、その情報をいろいろ処理してマイコンを使ってマトリクスLEDに天気を表示させるというものです。こちら見てわかる通り、マイコンとSoCが繋がっているので、それぞれを連携してかなり幅広いことができるんですね。

こちらのファイルのところにPythonとスケッチというのがあるんですけれども、SoCの方に何かやらせたい場合はPythonで書いて、マイコンに何かやらせたい場合はこちらのArduino言語を使う、といった流れです。では実際に動かしてみます。

意外と時間かかりますね。30秒ぐらい経ちました。

大体1分ぐらいでこんな感じで、ちゃんと動いてますね。これは曇りマークでしょうか。しっかりとマトリクスLEDに表示できています。Arduinoのスケッチを見てみると、どうやらトリノの天気を表示しているようです。今動かしたもの以外にもたくさん作例がありますので、どんなことができるのかというのを見てみると良いと思います。かなり幅広いことができそうです。

次はパソコンに接続しないでこのボードだけで使うスタンドアローンモードを試してみます。シングルボードコンピュータとして使おうというわけです。ただディスプレイとかは必要なので、このようにUSBハブに接続して外部ディスプレイやマウスやキーボードは使います。このホーム画面の下の方にApp Labがあるんですけれども、そこを開くとですね、パソコンと同じように開発ができるようになっています。

動きはですね、なんか若干もっさり感というか、めちゃくちゃサクサク動いてるというわけではないです。こんな感じでブラウザなんかも操作していますけども、やっぱり遅いですね。これはネットの速度が遅いというよりかは、単純に処理速度が足りていない感じの遅さです。あまりWebブラウジングをバンバンするような使い方をするものでもないので、この辺りは許容範囲ですね。今回使っているのはRAMが2GBのモデルなんですけども、4GBモデルも出るようなので、そちらを使うとスタンドアローン版の動作も多少快適になりそうです。

App Labの方に戻ります。基本的な使い方については先ほどパソコンでやったものと変わりません。SoCだけ使うようなやり方もできますし、マイコンだけで使うようなやり方もできます。そしてそれら両方を組み合わせたハイブリッド的な使い方もできます。

実際のデモとして、こちらのカメラを使った物体認識をやってみます。USBハブにカメラを繋いでます。スタンドアローン版のApp Labなんですけども、Readmeの画像がなぜか表示されないんですね。これは何でかよくわからないです。こちらのコードを見てみると、Pythonだけなので、どうやらSoCだけ使うやつみたいです。実行してみます。

映りました。こちらのWebカメラを使って今手元にあるマウスとハサミを映してます。こんな感じでちゃんと物体認識できていますね。シザースとあと、マウスですね。手を映すとパーソンとなってますね。多分人の手ってことですかね。

この画像認識のAIがUNO Qのボード上で動いているので、これなかなかすごいことですよね。しかもこれラズパイとかと違って、この上にリアルタイムで動いているマイコンも搭載されているので、SoCの方を動かしながら、同時にマイコンで他の機器を制御して、みたいなこともできてしまうわけです。

というわけでArduino UNO Qを簡単にですが触ってきました。従来通りパソコンに繋いでマイコンボードとして使うこともできますし、スタンドアローンモードでこれ1台で開発できるというのもなかなか良いです。UNO Qはマイコン+SoCという形になったので、できることの幅が広がったというのが一番の利点です。今までのArduinoとは方向性は違っていますが、これはこれで結構いいんじゃないかと思います。

というわけでもしこの動画が役に立ちましたら、高評価・チャンネル登録よろしくお願いします。何か気になることがありましたらコメントも残してみてください。それでは最後まで動画のご視聴ありがとうございました。