ทำความรู้จักบอร์ด Arduino Uno Q: MPU + MCU#

▷ Arduino Uno Q#

บอร์ด Arduino UNO Q ได้เปิดตัวในช่วงต้นเดือนตุลาคม พ.ศ. 2568 ซึ่งเป็นช่วงเวลาเดียวกับข่าวการเข้าซื้อกิจการของบริษัท Arduino.cc โดยบริษัท Qualcomm Technologies, Inc.

บอร์ด Arduino Uno Q มาพร้อมหน่วยประมวลผลหลักสองประเภท ได้แก่

  • MPU: Qualcomm Dragonwing QRB2210 (Quad-core 64-bit ARM Cortex-A53, 2.0GHz)
  • MCU: STMicroelectronics STM32U585 (32-bit ARM Cortex-M33, up to 160 MHz, 2Mbyte Flash, 786KB RAM)

ดังนั้นจึงกล่าวได้ว่า Uno Q เป็นบอร์ด SBC (Single-Board Computer) รองรับระบบปฏิบัติ Debian Linux และมีชิปไมโครคอนโทรลเลอร์รวมอยู่ด้วยบนบอร์ด MCU สามารถทำงานอิสระ หรือร่วมกับ MPU สำหรับงานควบคุมเรียลไทม์ (Real-time Tasks and Peripheral control) หรือ เชื่อมต่อกับวงจรหรือโมดูลเซ็นเซอร์ประเภทต่าง ๆ

หากเปรียบเทียบกับบอร์ด SBC เช่น Raspberry Pi (RPi) 4B / RPi 5 โดยทั่วไปมีเฉพาะ MPU (โปรเซสเซอร์หลัก) สำหรับรันระบบ Linux แต่ไม่มี MCU อยู่บนบอร์ด

รูป: บอร์ด Arduino Uno Q (Source: arduino.cc)

Board Variants#

บอร์ด Uno Q มีขนาด (Form Factor) เหมือนกับ Arduino Uno และมีให้เลือก 2 รุ่น ซึ่งแตกต่างกันที่ความจุของหน่วยความจำ RAM (LPDDR4) และ eMMC (ดังนั้นจึงมีราคาแตกต่างกัน)

  • 2GB RAM / 16GB eMMC
  • 4GB RAM / 32GB eMMC

Operation Modes#

การทำงานของบอร์ด Arduino Uno Q มี 3 รูปแบบ คือ

  • PC-connected via USB Type-C:
    • เชื่อมต่อบอร์ด Uno Q กับคอมพิวเตอร์ของผู้ใช้ ผ่านพอร์ต USB Type-C
    • ใช้ซอฟต์แวร์ Arduino App Lab บนคอมพิวเตอร์ เพื่อเขียนโค้ดและรันโปรแกรมต่าง ๆ เพื่อพัฒนาและอัปโหลดโค้ดไปยัง MCU (STM32U585) หรือ MPU (QRB2210)
  • Standalone:
    • Uno Q ทำงานเป็นคอมพิวเตอร์แบบ SBC (Standalone Linux System)
    • ต้องใช้ร่วมกับอุปกรณ์ USB-C Hub/Dongle ที่รองรับ Power Delivery (PD) และ DisplayPort Alt Mode และสามารถต่อ HDMI Display, USB Keyboard, USB Mouse ได้เหมือน Desktop PC
  • Network Mode / Remote Access via Wi-Fi:
    • เชื่อมต่อผ่าน Wi-Fi และเชื่อมต่อกับบอร์ด Uno Q แบบเครือข่าย และด้วยวิธี Remote SSH จากคอมพิวเตอร์ของผู้ใช้

ข้อสังเกต:

  • ใช้ Arduino App Lab ใช้ในการพัฒนาและรันโค้ดบน MPU / MCU ในโหมด "PC‑Connected Mode" (รวมถึงการรันโค้ดบนบอร์ด โดยตรงในโหมด Standalone)
  • บอร์ด Uno-Q ไม่มี MicroSD Slot แต่ใช้ชิป eMMC storage สำหรับการทำงานของ Debian Linux
  • ไม่มีพอร์ต RJ45 สำหรับ Ethernet / LAN แต่มีโมดูล WCBN3536A (Qualcomm QCA6174A chipset, WiFi 5 dual-band & Bluetooth 5.1) เชื่อมต่อไร้สายกับระบบเครือข่ายได้
  • บอร์ดใช้แรงดันไฟเลี้ยงได้ 2 วิธี
    • ใช้พอร์ต USB Type-C
    • ต่อเข้าที่ขา VIN (7–24 VDC) และ GND ของบอร์ด
  • ไม่มีพอร์ต HDMI โดยตรง
  • มีพอร์ต USB Type-C เพียงพอร์ตเดียว ใช้สำหรับการจ่ายไฟเลี้ยงให้บอร์ด รวมถึงการเชื่อมต่อข้อมูล แต่ต้องใช้อุปกรณ์เสริมคือ USB Type-C Adapter / Dongle) ที่รองรับ USB-C Power Delivery (PD) สำหรับการจ่ายไฟ จึงจะต่ออุปกรณ์เสริมได้
  • แรงดัน I/O สำหรับ QRB2210 (MPU) คือ +1.8V แต่สำหรับ STM32U585 (MCU) คือ +3.3V ดังนั้นจึงต้องมีวงจรแปลงระดับแรงดัน (Bi-directional Level Shifter / Level Translator) เช่น ไอซี TI TXB0104 สำหรับสัญญาณไฟฟ้าที่เชื่อมต่อระหว่าง MPU-MCU
  • มีวงจร 13x8 LED Matrix คล้ายกับบอร์ด Uno R4 WiFi
  • มีคอนเนกเตอร์ขนาด 2x30 พิน (Female Pins) ใต้บอร์ด ได้แก่ JMEDIA สำหรับการต่อวงจรหรืออุปกรณ์เสริม High-speed camera & display interfaces (MIPI CSI/DSI) และ JMISC สำหรับอุปกรณ์ประเภทอื่น (1.8V GPIO, SDIO, Audio)

Zephyr-based Arduino Core#

การเขียนโปรแกรมสำหรับชิป STM32U585 ใช้ Arduino Zephyr Core เป็นพื้นฐาน โดยทำงานบน Zephyr RTOS ซึ่งเป็นระบบปฏิบัติการเวลาจริง (Real-Time Operating System) ทั้งนี้ Arduino.cc ได้ปรับมาใช้ Zephyr RTOS แทน Arm Mbed OS สำหรับบอร์ดที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูล Arm Cortex-M series เช่น บอร์ด Arduino Portenta H7 และ Portenta C33

ซอฟต์แวร์ที่เกี่ยวข้องกับ Arduino Uno Q#

  • Arduino Flasher CLI
    • ใช้สำหรับดาวน์โหลดและแฟลช Debian Linux Image (ลงชิป eMMC) บนบอร์ด Uno Q โดยเฉพาะ
  • Arduino App Lab (GUI)
    • เป็นซอฟต์แวร์ IDE แบบกราฟิกที่รองรับการพัฒนาโปรแกรมบน Uno Q (Arduino Sketches, Python, Bricks, Docker-based Apps)
  • Arduino App Lab CLI
    • เป็นซอฟต์แวร์ที่ทำงานแบบ CLI (Command Line Interface) ที่ทำงานบน MPU (Debian / Uno Q) และเป็น Back-end ให้กับการทำงานของ Arduino App Lab (GUI)
  • Arduino CLI
    • เป็นซอฟต์แวร์ Back-end ให้กับการทำงานของ Arduino IDE / Arduino App Lab สำหรับคอมไพล์ / อัปโหลด Sketches และจัดการบอร์ด/ไลบรารี เป็นต้น
  • Arduino Bridge / RPC Library
    • เป็นไลบรารีสำหรับการเชื่อมต่อข้อมูลระหว่าง MPU-MCU ด้วยวิธีที่เรียกว่า "Remote Procedure Call (RPC)" (ทาง Arduino.cc เรียกว่า "Bridge" เพื่อให้ฝั่ง MPU สามารถเรียกฟังก์ชัน MCU และกลับกันได้) ทำงานตามสถาปัตยกรรม Client / Server
    • ใช้ไลบรารี Arduino RPClite และ ไลบรารี MessagePack RPC Router เป็นพื้นฐานในการทำงาน
    • ข้อมูลจะถูกส่งตามรูปแบบของ MessagePack-RPC Serialization
  • Arduino remoteocd
    • เป็นซอฟต์แวร์ (เขียนโค้ดด้วยภาษา Go) ทำหน้าที่จัดการการแฟลชเฟิร์มแวร์ (Firmware Flashing) ให้กับไมโครคอนโทรลเลอร์ STM32U585 โดยเรียกใช้โปรแกรม OpenOCD ซึ่งช่วยให้สามารถแฟลชได้จากหลายโหมด เช่น โดยตรงจาก MPU / Linux, จากคอมพิวเตอร์ผู้ใช้ผ่าน ADB over USB หรือผ่าน SSH จากคอมพิวเตอร์ระยะไกล
    • ใช้ควบคู่กับ Arduino CLI เมื่ออัปโหลดโค้ดไปยัง MCU ของ Uno Q

Arduino Apps & Bricks#

  • บนบอร์ด Arduino Uno Q การทำงานของแอปพลิเคชันจะอยู่ภายใน Docker Container ซึ่งรวมซอฟต์แวร์หลักสองส่วน
  • Arduino Sketch ที่รันบน MCU (STM32U585)

  • Python Code ที่รันบน MPU (QRB2210 Linux)
    ทั้งสองส่วนสื่อสารกันผ่านระบบ RPC (MessagePack) เพื่อให้โค้ดบน MCU และ MPU ทำงานร่วมกันได้อย่างราบรื่น

  • Arduino Bricks คือ หน่วยซอฟต์แวร์แบบโมดูลาร์ (Modular Software Component) ที่ถูกกำหนดโครงสร้างและรูปแบบการจัดการโดย Arduino
    Bricks ถูกออกแบบมาให้ใช้งานได้ทันที โดยเน้นด้าน AI / Machine Learning และงานเชื่อมต่อระบบ เช่น

  • Face Recognition / Machine Vision
  • Audio / Sound Recognition
  • Cloud / Data Storage
  • ไลบรารีหลักสำหรับ Bricks → app-bricks-py

  • ตัวอย่างการใช้งาน Bricks → app-bricks-examples

  • ภายใน App Lab แต่ละ Brick จะมีไฟล์กำหนดค่ารูปแบบ YAML และโค้ด Python / Sketch ที่พร้อมใช้งานภายใน Docker Container บน Uno Q
    ผู้ใช้สามารถนำ Bricks เหล่านี้มาผสานเข้ากับ App ได้โดยตรง ทั้งผ่าน App Lab GUI หรือ CLI

ตัวอย่างการทำคำสั่งบน MPU

  • การทำคำสั่ง arduino-cli สำหรับคอมไพล์ Arduino Sketch และอัปโหลดไปยัง STM32U585 MCU (ใช้งานผ่าน remoteocd)
    • arduino-cli compile -b arduino:zephyr:unoq
    • arduino-cli upload -p /dev/ttyACM0 -b arduino:zephyr:unoq

ตัวอย่าง Background Services ที่เกี่ยวข้องกับ Uno Q ทำงานอยู่บน MPU

  • arduino-app-cli
    • ไม่ได้เป็นเพียงแค่คำสั่งแบบ CLI (/usr/bin/arduino-app-cli) แต่ยังทำหน้าที่เป็นบริการ (Daemon) ที่เป็นศูนย์กลางการจัดการสำหรับแอปพลิเคชัน (Apps) บนบอร์ด Uno Q เช่น การเริ่ม / หยุด หรือ ดูสถานะการทำงานของ Uno Q App (โดยทั่วไปประกอบด้วยสองส่วนคือ Arduino Sketch และ Python Code ซึ่งทำงานด้วย Docker Container)
    • เปิด พอร์ต TCP หมายเลข 8800 ที่อนุญาตให้ส่วนต่อประสานผู้ใช้ (เช่น Arduino App Lab) หรือเครื่องมืออื่นๆ สามารถเชื่อมต่อและ สื่อสารกับ Daemon เพื่อสั่งงาน
  • arduino-router
    • เปิดใช้งาน Unix Socket เพื่อให้โปรเซสอื่นสามารถสื่อสารและรับส่งข้อมูลได้
    • เปิดใช้งานพอร์ต /dev/ttyHS1 (High Speed UART, Baudrate=115200) เพื่อเชื่อมต่อกับ Hardware Serial ไปยัง STM32 MCU
  • arduino-router-serial
    • ใช้สื่อสารจากคอมพิวเตอร์ผู้ใช้ ด้วยพอร์ต USB (USB Gadget Serial port) ในรูปแบบพอร์ตอนุกรม
    • เรียกใช้โปรแกรม socat เพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์อนุกรม พอร์ต /dev/ttyGS0 (Baudrate=9600) เข้ากับพอร์ต TCP/IP (เช่น 7500)
  • adbd (/usr/lib/android-sdk/platform-tools/adbd)
    • เป็น Android Debug Bridge daemon ใช้ติดต่อกับ remoteocd ด้วยโพรโทคอล ADB (Remote Developer/Debugging Interface)
    • ทำให้ ADB client เชื่อมต่อจากคอมพิวเตอร์ผู้ใช้เข้ามายัง MPU ได้ (ผ่าน USB หรือ TCP/IP)

รูป: ตัวอย่างการเชื่อมต่อไปยังบอร์ด Uno Q จากคอมพิวเตอร์ผู้ใช้ด้วย Arduino App Lab ผ่านพอร์ต USB Type-C

รูป: การอัปเดตโปรแกรมต่าง ๆ บน MPU ของ Uno Q ผ่านทาง Arduino App Lab

รูป: ตัวอย่าง App (Blink LED) เป็น Self-contained Example ของ Uno Q ผู้ใช้สามารถทดลองรันได้ ผ่านทาง Arduino App Lab

รูป: ตัวอย่างโค้ด Sketch และ Python สำหรับ Blink LED App

 

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Created: 2025-11-12 | Last Updated: 2025-11-12