高通收购Arduino带来了全新的氛围——UNO Q上的人工智能与信号处理

总部位于美国圣地亚哥的高通公司近日宣布，将收购意大利企业 Arduino。Arduino 在创客与产品开发者群体中知名度极高，其推出的开源控制器 / 处理器开发板开箱即用，深受市场青睐。更重要的是，Arduino 秉持开源理念，提供丰富的代码库与应用程序，可在其集成开发环境（IDE）中无缝运行。

那么，这次收购会催生 “Qualduino” 或 “Ardcomm” 这样的新品牌吗？答案是否定的。高通方面承诺，Arduino 将保持独立运营，未来开发板的硬件器件选型仍由 Arduino 自主决定。

显然，依托此次战略合作，Arduino 正式推出了全新 UNO 版型开发板 ——Arduino UNO Q（见图 1）。为了直观展示尺寸，发布了这张以香蕉为参照物的产品图。

图 1 高通与 Arduino 联合推出的全新开发板 Arduino UNO Q（以香蕉为尺寸参照）

接下来，我们将从开发者熟悉的基础功能入手，逐步介绍这款开发板新增的 Linux 系统、人工智能及氛围编码功能。

Arduino UNO Q 开发板概述

UNO Q 开发板采用标准 UNO 系列版型，尺寸为 68.85×53.34 毫米，沿用了经典的接口与信号布局（见图 2），可兼容多款传统 Arduino 扩展板（也称子板或夹层板）。

图 2 Arduino UNO Q 开发板正面图，展示经典 UNO 版型及接口布局

需要注意的是，板载 STM32 微控制器的通用输入输出引脚（GPIO）工作电压为 3.3 伏，大部分引脚支持 5 伏耐压，且兼容 CMOS 与 TTL 电平标准。对于需要原生 5 伏 TTL 输入输出的设计场景，开发者可选购 SparkFun Electronics 等厂商推出的 5 伏电平转换扩展板。

UNO Q 开发板的供电方式有两种：一是通过 USB-C 接口输入 5 伏电压，最大电流支持 3 安；二是通过独立的 5 伏输入引脚供电。

该开发板的功能配置与此前Electronic Design报道过的 Arduino R4 WiFi 开发板相近，具体包括：

• 4 个用户可编程 RGB 发光二极管

• 1 块 8×13 蓝色发光二极管矩阵屏

• 1 个 Qwiic 连接器（3.3 伏供电，支持 I2C 通信协议）

• 1 个用户按键

• 1 个 JCTL 接口（微处理器远程调试接口）

板载微控制器原生支持的通信接口如下：

• I2C/I3C

• SPI

• PWM

• CAN

• UART

• PSSI（并行同步从设备接口）

• GPIO

• JTAG

• ADC

UNO Q 开发板的背面（见图 3）新增了一组接口，用于扩展微处理器支持的额外输入输出功能及高速接口，例如摄像头、显示屏、音频设备等。

图 3 Arduino UNO Q 开发板背面图，展示新增高速接口及骁龙 Dragonwing 微处理器

意法半导体微控制器

UNO Q 开发板正面搭载一颗意法半导体 STM32U585 微控制器，其核心为 ARM Cortex-M33 架构，最高主频可达 160 兆赫兹，运算性能最高为 240 DMIPS，Dhrystone 2.1 基准测试中能效比为 1.5 DMIPS / 兆赫兹（见图 4）。

图 4 Arduino UNO Q 开发板所搭载 STM32 微控制器的功能框图

存储配置方面，这款微控制器内置 2 兆字节带纠错码（ECC）的闪存，采用双存储区设计，支持读写并行操作，可承受 10 万次擦写循环；同时配备 786 千字节静态随机存取存储器（SRAM），当关闭纠错码功能时，SRAM 容量为 786 千字节，开启后则为 722 千字节，其中最高 322 千字节的 SRAM 支持纠错码功能。

此外，STM32 微控制器还配备外部存储器接口，支持 SRAM、PSRAM、NOR 闪存、NAND 闪存及 FRAM 等存储设备，同时最多可扩展两路八串行外设接口（Octo-SPI）。

对于传统 Arduino UNO 开发板的忠实用户而言，这款微控制器的引脚配置值得关注：它拥有最多 136 个支持中断功能的高速输入输出引脚，大部分引脚具备 5 伏耐压能力，同时最多支持 14 个独立供电的输入输出引脚，最低工作电压可至 1.08 伏。截至本文发稿，官方尚未公布这些引脚与 UNO 系列标准接口的具体映射关系。

每个通用输入输出引脚均可通过软件配置为以下模式：输出模式（推挽或开漏）、输入模式（带或不带上拉 / 下拉电阻），或外设功能复用模式。大部分通用输入输出引脚均可复用为数字或模拟外设接口。

芯片复位后，所有通用输入输出引脚默认处于模拟模式，以降低功耗。若有需要，开发者可按照特定操作流程锁定外设功能复用配置，防止误操作改写引脚寄存器。

鉴于 UNO Q 开发板上集成了 8×13 蓝色发光二极管矩阵屏，足以证明这款微控制器的通用输入输出引脚具备驱动该外设的充足源极 / 漏极电流能力。所有输入输出引脚均兼容 CMOS 与 TTL 电平标准，无需额外软件配置，其电气特性完全覆盖这两种电平标准的严格参数要求。

定时器配置方面，该微控制器内置：2 个 16 位高级电机控制定时器、4 个 32 位定时器、5 个 16 位定时器、4 个支持停机模式的低功耗 16 位定时器、2 个系统节拍定时器，以及 2 个看门狗定时器。芯片内部还集成实时时钟（RTC），具备硬件日历与校准功能。

值得一提的是，这款微控制器还集成了控制器局域网灵活数据速率（CAN FD）控制器、两路安全数字多媒体卡（SDMMC）接口，以及 6 个多功能数字滤波器。芯片内部嵌入音频数字滤波器，支持声音活动检测功能，同时配备并行同步从设备接口（PSSI）。此外，微控制器的 16 通道与 4 通道直接存储器访问（DMA）控制器，在停机模式下仍可正常工作。

图形显示方面，该芯片集成 Chrom-ART 加速器（DMA2D），可增强图形内容生成能力；同时支持数字摄像头接口与数学协处理器，满足视频输入需求。

在机器人应用中常见的实时逆运动学计算，以及电机控制、计量、信号处理等场景中，内置的坐标旋转数字计算方法（CORDIC）协处理器可对三角函数等特定数学运算提供硬件加速，相比纯软件实现方案，大幅提升运算速度。

微控制器内置的滤波数学加速器（FMAC）可对向量数据执行算术运算，该模块包含一个乘累加（MAC）单元与地址生成逻辑，能够对存储在本地内存中的向量元素进行寻址。该单元支持输入输出循环缓冲区，可用于实现数字滤波器，包括有限长单位冲激响应（FIR）滤波器与无限长单位冲激响应（IIR）滤波器。

模拟功能方面，该微控制器最多支持 22 路电容式感应通道，可驱动触摸按键、线性触摸传感器及旋转触摸传感器。

丰富的模拟外设配置（配备独立模拟电源）包括：

• 1 个 14 位模数转换器（ADC），采样率达 2.5 兆样本 / 秒，支持硬件过采样

• 1 个 12 位模数转换器（ADC），采样率达 2.5 兆样本 / 秒，支持硬件过采样，且在停机 2 模式下可自主运行

• 2 个 12 位数模转换器（DAC），具备低功耗采样保持功能

• 2 个运算放大器，内置可编程增益放大器（PGA）

• 2 个超低功耗比较器

这款微控制器运行基于泽菲尔操作系统（Zephyr OS）的 Arduino 核心实时操作系统（RTOS）。

高通微处理器

Arduino UNO Q 开发板的新增功能，很大程度上得益于第二颗处理芯片 —— 高通骁龙 Dragonwing QRB2210 微处理器（见图 5）。该芯片提供 AI 加速、四核 CPU、Adreno 图形处理器及双图像信号处理器（ISP）支持。

图 5 Arduino UNO Q 开发板所搭载骁龙 Dragonwing 微处理器的功能框图

骁龙 Dragonwing 微处理器的具体参数如下：

• 核心架构：四核 ARM Cortex-A53，最高主频 2.0 吉赫兹

• 图形处理：Adreno 图形处理器，支持 3D 图形加速

• 图像信号处理：双 ISP 配置，支持 1300 万像素 + 1300 万像素双摄或单路 2500 万像素摄像头，帧率可达 30 帧 / 秒

• 内存：2GB LPDDR4（2025 年底将推出 4GB 内存版本）

• 存储：16GB 嵌入式多媒体卡（eMMC）（2025 年底将推出 32GB 存储版本）

• 连接能力：

Wi-Fi 5（2.4 吉赫兹 / 5 吉赫兹双频段），板载天线

蓝牙 5.1，板载天线

• 摄像头接口：

支持 USB 摄像头

JMEDIA 扩展接口配备两路移动产业处理器接口摄像头串行接口（MIPI CSI）引脚

• 显示接口：

支持通过 USB-C 接口输出视频信号

JMEDIA 扩展接口配备移动产业处理器接口显示串行接口（MIPI DSI）引脚

• 音频接口：JMISC 扩展接口配备麦克风输入、耳机输出及线路输出接口

微处理器操作系统

骁龙 Dragonwing 微处理器运行基于上游社区支持的 Debian Linux 操作系统，可直接在板上原生运行新版 Arduino IDE，无需依赖外部计算机。

集成开发环境（IDE）

Arduino UNO Q 开发板搭载全新集成开发环境，实现了实时系统、Linux 系统、Python 语言及人工智能开发流程的一体化整合。尽管截至发稿时官方尚未披露详细功能，但与传统 Arduino IDE 一致，新版 IDE 提供了丰富的行业应用示例代码（见图 6）。

图 6 Arduino UNO Q 开发板配套新版 IDE 界面截图

有传言称，新版 IDE 还将支持 “氛围编码” 功能 —— 该功能基于大语言模型（LLM）人工智能技术，据称无编程经验的用户只需输入文本指令，IDE 即可自动生成适用于 UNO Q 开发板的程序代码。对于资深开发者而言，这项功能有望提升开发效率，缩短项目周期。

产品总结

• 2GB 内存 + 16GB 存储版本的 Arduino UNO Q 开发板现已开放订购，预计 2025 年 10 月 25 日起发货，售价为 39 欧元 / 44 美元。

• 4GB 内存 + 32GB 存储版本将于 2025 年 11 月开放订购，预计 2025 年底前发货，售价为 53 欧元 / 59 美元。