Arduino의 듀얼 프로세서로 단일 환경에서 AI를 간소화하세요

아마추어 설계자든, 빠른 시제품 제작을 수행하는 전문가든, 메이커급 하드웨어의 편리함은 익히 잘 알고 있을 것입니다. 하지만 인공 지능(AI), 로봇 공학, 사물 인터넷(IoT), 컴퓨터 비전과 관련된 까다로운 프로젝트의 경우, 그러한 하드웨어에 부담을 줄 수 있습니다.

이 경우 일반적인 해결 방법 중 하나는 메이커 기판과 전문적인 장비를 함께 사용하는 것입니다. 그러나 이 방법을 사용하면 복잡한 기판 간 통신, 추가적인 여러 배선 작업, 수많은 디버깅 문제 등 설계가 상당히 복잡해지는 문제가 발생합니다. 두 가지 도구 세트를 익히는 것만으로도 큰 어려움이 될 수 있습니다. 익숙하지 않은 통합 개발 환경(IDE)으로 인해 절망하며 밤을 지샌 경험이 많은 저로서는 Arduino가 제공하는 UNO Q의 우수한 설계에 매료될 수 밖에 없었습니다.

UNO Q는 고성능 마이크로 프로세서 장치(MPU)와 실시간 마이크로 컨트롤러 장치(MCU)를 단일 기판에 결합한 제품으로, Arduino App Lab이라는 새로운 통합 개발 환경의 지원을 받습니다.

듀얼 프로세서 구조이기 때문에, 이전에는 여러 개의 기판이 필요했던 응용 분야에서 단일 기판을 사용할 수 있게 되었습니다. 그 예로는 자율 주행 기능을 갖춘 로봇 공학, 프라이버시 보호를 위한 안면 인식 기능을 갖춘 스마트 홈 장치, 환경에 자동으로 적응하는 스마트 농업 시스템 등이 있습니다.

까다로운 응용 분야를 위한 듀얼 프로세서, 듀얼 OS Arduino 기판

UNO Q 라인의 첫 번째 제품은 ABX00162입니다(그림 1). 이 기판의 가장 큰 특징은 2.0GHz로 실행되는 쿼드 코어 Arm Cortex-A53 MPU인 Qualcomm QRB-2210과 Adreno 그래픽 처리 장치(GPU) 및 듀얼 이미지 신호 프로세서가 결합되었다는 것입니다. 이 칩은 2Gbytes의 RAM과 16Gbytes의 eMMC 스토리지로 지원되며, 데스크톱급 Debian Linux를 실행하도록 설계된 최초의 Arduino 하드웨어입니다. 이는, 별도의 컴퓨터가 아닌 기판에서 직접 AI 모델과 Python 애플리케이션을 호스팅할 수 있음을 의미합니다.

그림 1: Arduino UNO Q ABX00162는 고성능 MPU와 실시간 MCU를 결합합니다(이미지 출처: Arduino).

이 기판은 최대 160MHz로 작동하는 Arm Cortex-M33을 기반으로 하는 STMicroelectronics STM32U585 MCU를 중심으로 구축된 기존 Arduino 환경과 결합되어 있습니다. MCU는 Zephyr OS에서 Arduino Core를 실행하고 내장된 8×13 LED 매트릭스를 비롯한 다양한 주변 장치를 구동합니다.

모든 새로운 기능을 제공함과 동시에, UNO Q는 더 광범위한 Arduino 에코시스템과의 호환성을 유지합니다. 클래식 UNO 헤더는 기존의 실드를 수용하며, Qwiic 커넥터는 센서 및 기타 주변 장치를 위한 Modulino 모듈에 플러그 앤 플레이로 액세스할 수 있습니다. 또한 밑면에는 MIPI 카메라 및 디스플레이와 같은 고급 주변 장치를 연결할 수 있는 고속 헤더(JMEDIA 및 JMISC)가 있습니다.

Arduino App Lab을 통한 통합 개발

UNO Q가 특별한 이유는 또 있습니다. 실제로 이 제품의 완성도를 높여주는 것은, 듀얼 프로세서 아키텍처를 하나의 일관된 대상으로 취급하는 개발 환경인 Arduino App Lab(그림 2)입니다.

그림 2: Arduino App Lab에는 다양한 실제 응용 예제가 포함되어 있습니다(이미지 출처: Arduino).

App Lab에서는 클릭 한 번으로 두 프로세서에 프로젝트를 배포할 수 있습니다. 'Apps'로 알려진 이 프로젝트는 실시간 측에서 기존의 Arduino 스케치를 활용합니다. Linux 측에서는 Python 코드, 'Bricks'(사전 구축된 AI 모델), 웹 서비스 등 유용한 기능 세트를 제공합니다.

여기서 비결은 양쪽을 연결하는 원격 프로시저 호출(RPC) 프레임워크인 Arduino Bridge입니다. 사용자 지정 통신 설정이 필요하지 않은 대신, Bridge를 사용하면 Linux 측과 실시간 측이 서로의 기능을 호출할 수 있습니다.

실내 환경 모니터링 예시

이 모든 기술을 활용하는 방법은 간단합니다. 강력한 Qualcomm 프로세서가 탑재된 UNO Q는 자체 개발 환경으로 사용할 수 있습니다. 전력 공급(PD)이 있는 USB-C 동글과 키보드, 마우스, 디스플레이만 있으면 되며, 원하는 경우 PC를 개발 환경으로 사용할 수도 있습니다.

하드웨어 설정이 완료되면 App Lab에 포함된 예제로 실험을 시작할 수 있습니다. App Lab은 UNO Q에 사전 설치되어 제공되므로, 로그인하여 샘플 Apps를 바로 실행할 수 있습니다.

대표적인 예로 가정 내 환경 모니터링 및 스토리지 데모를 들 수 있습니다. 이 데모에는 온도/습도 복합 센서인 ABX00103(그림 3)이 필요합니다.

그림 3: ABX00103은 플러그 앤 플레이 온도 및 습도 측정을 제공합니다(이미지 출처: Arduino).

작동 방식은 다음과 같습니다.

1. MCU는 I2C 인터페이스를 통해 센서를 읽어, 일관된 실시간 폴링을 보장합니다.
2. Bridge가 해당 데이터를 Linux MPU로 전송합니다.
3. Linux 측의 Python 스크립트는 데이터를 수신하고, 로깅하며, 그래프를 생성하고, 웹 대시보드를 제공합니다.

이 모든 것이 하나의 App Lab 프로젝트를 통해 조정됩니다. 전체 안내는 튜토리얼을 확인하세요.¹

결론

UNO Q와 App Lab을 통해, Arduino를 한층 더 활용할 수 있습니다. 이 플랫폼은 Arduino의 사용 편의성과 완전한 Linux 환경의 강력한 성능을 결합하여, 교실에서는 물론 산업용 AI, IoT, 로봇 공학 및 컴퓨터 비전에 이르기까지 모든 곳에서 까다로운 사용 사례를 해결할 수 있습니다. 하드웨어 문제로 밤을 지새고 싶지 않으시다면, 한 번 살펴보시길 권합니다.

참고 자료:

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