Con la llegada del nuevo Arduino UNO Q, se ha hecho relevante el sistema Debian, ya que es el sistema operativo que ejecuta el microprocesador Qualcomm® QRB2210 (MPU), lo que nos facilita un entorno informático completo junto con el microcontrolador MCU STM32, por lo que hoy aprenderemos, que es este sistema, como funciona en este Arduino y las diferentes maneras de acceder a él.
Introducción
Entender lo que es el sistema Debian nos permitirá aprovechar todo el potencial del poder de Linux para proyectos avanzados, así como también la administración de sistemas y tareas de desarrollo más alá de los bocetos de Arduino, aprovechando esta nueva placa de desarrollo al máximo.
¿Qué es Debian?
Debian es un sistema operativo libre y de código abierto, basado principalmente en el núcleo Linux, conocido por su estabilidad, seguridad y compromiso con el software libre. Es una de las distribuciones de Linux más antiguas y la base para muchas otras populares como Ubuntu, Linux Mint y Raspbian.
Es universal, adecuado para todo, desde servidores hasta ordenadores de escritorio, y ofrece miles de aplicaciones gratuitas gestionadas por un potente sistema de paquetes (APT).
Es una de las distribuciones más importantes con una trayectoria que comenzó en 1993, impulsado por Ian Murdock. de hecho se trata de uno de los sistemas operativos basados en el kernel de Linux más antiguos.
Desde sus orígenes se ha alineado fuertemente con la filosofía del proyecto GNU y el software libre, uniendo a muchos entusiastas a su causa. De hecho durante un tiempo estuvo esponsorizada directamente por la Free Software Foundation de Richard Stallman, líder del proyecto GNU. Actualmente se mantiene gracias a su propia fundación.
Características Clave:
- Libre y de Código Abierto: Desarrollado por voluntarios y guiado por los principios del software libre.
- Estabilidad y Seguridad: Reconocido por sus rigurosas pruebas y actualizaciones de seguridad regulares, ideal para servidores.
- Sistema de Paquetes (APT): Facilita la instalación, actualización y gestión de miles de programas.
- Versatilidad: Funciona en una amplia gama de dispositivos y hardware, y ofrece diferentes entornos de escritorio (GNOME, KDE, XFCE).
- Base de Muchas Distros: Es el cimiento de numerosas otras distribuciones de Linux.
¿Cómo funciona Debian en la UNO Q?
El UNO Q presenta una arquitectura híbrida con dos entornos de procesamiento diferentes que trabajan en conjunto. El microprocesador Qualcomm® QRB2210 ejecuta Debian Linux y gestiona tareas informáticas de alto nivel, como la gestión de capacidades de red como Wi-Fi® y Bluetooth®, la ejecución de scripts Python® y aplicaciones Linux, y el control de los recursos del sistema y los periféricos.
Junto a esto, funciona el microcontrolador STM32U585 que ejecuta Zephyr RTOS, que ejecuta bocetos de Arduino, maneja operaciones en tiempo real, controla pines GPIO e interfaces de hardware y se comunica con la MPU a través del mecanismo Bridge .
El mecanismo Bridge es el elemento clave que permite la comunicación ininterrumpida entre ambos sistemas. Permite que los scripts de Python® que se ejecutan en Debian interactúen con el código de Arduino que se ejecuta en la MCU, creando un entorno de desarrollo híbrido flexible que aprovecha tanto la potencia computacional de Linux como las capacidades de tiempo real de Arduino.
Python® es el lenguaje oficialmente compatible para el desarrollo del lado MPU en UNO Q. A medida que continúe el desarrollo, estarán disponibles lenguajes de programación adicionales y métodos alternativos para la comunicación MPU/MCU, lo que proporcionará más opciones para integrar aplicaciones personalizadas con el hardware.
Materiales
- Arduino UNO Q.
- Eliminador 5V 3A USB C.
- Cable HDMI.
- Cable USB Tipo C.
- CP2102 Convertidor USB a TTL.
- TXS0108E Conversor Lógico.
- Protoboard.
- Jumpers.
- Resistencia 1KΩ.
- Cable USB Mini.
- Monitor de Pantalla.
- Teclado USB.
- Mouse USB.
- PC / Ordenador.
- Arduino App Lap.
- Tera Term.
- USB-C a HDMI Multipuerto.
Diagrama de Conexión
El siguiente diagrama corresponde a la forma de ingresar al sistema Debian a través de UART Depuración de Hardware.
Requerimientos Previos
Para esta ocasión se usarán dos softwares, el oficial para la UNO Q, Arduino App Lab, y otro es Tera Term, son muy sencillos de instalar, aquí te enseño a cómo hacerlo.
Instalar Arduino App Lab.
Aunque el UNO Q se puede programar con el clásico IDE de Arduino, para aprovechar al máximo las capacidades de esta tarjeta de desarrollo debemos usar la herramienta ideal que es la App Lab, es muy sencillo de instalar.
Se ingresará a la página de Arduino, ahí tendremos la siguiente ventana:
Aquí se tendrá que seleccionar el sistema operativo que tenga tu ordenador, y posteriormente dar click en “Download”, la descarga empezará de forma automática; una vez teniendo el archivo, le daremos click derecho y “Ejecutar como administrador”.
Cuando abra la ventana se dará click en “Next” y luego en “Install”, empezará con la instalación del software, una vez terminado solo se dará en “Next” nuevamente y se tendrá la finalización.
De esta forma tan sencilla ya se tendrá la aplicación, lista para usar con el UNO Q.
Instalar Tera Tem.
Este software es de uso libre por lo que será sencillo de instalar, hay que ingresar a su repositorio de GitHub, posteriormente bajaremos hasta esta sección:
Aquí se podrá elegir entre una versión instalada o por una portable, recomendamos la instalada, para que sea fija, pero cualquiera te funcionará. Lo ejecutaremos como administrador, empezará la instalación con el siguiente mensaje:
Le pondremos en “OK”, aceptaremos las condiciones de uso del software, y dejaremos la dirección de instalación de forma predeterminada, después de esto, se abrirá la siguiente ventana:
Aquí seleccionaremos todas las casillas y después daremos click en “Next”, se podrá escoger el idioma que se desee, se creará un folder de Menú para el programa, después tendremos la siguiente ventana:
En esta selección solo dejaremos activadas las primeras dos casillas, ya que las demás son. en la mayoría, para asociar archivos, lo cual no se desea hacer para este caso. Empezará el proceso de instalación, una vez terminado solo se dará click en “Finish”.
Funcionamiento
Hay cuatro métodos para acceder al shell de Debian en su UNO Q, cada uno adecuado para diferentes escenarios y flujos de trabajo.
A través de USB-C (ADB).
Se puede acceder al sistema operativo Linux que se ejecuta en Arduino UNO Q a través de USB, utilizando una herramienta llamada Android Debug Bridge (ADB).
ADB es una herramienta que instalas en tu computadora, donde puedes acceder al shell de la placa y ejecutar operaciones en el sistema. Para instalar las herramientas ADB en Windows, podemos utilizar “winget”, compatible con Windows 11 y algunas versiones anteriores de Windows 10.
Abriremos una terminal como administrador (símbolo del Sistema) y ejecutaremos lo siguiente:
Una vez lo corramos nos pedirá que aceptemos los contratos, para ello solo escribe la letra “Y”, comenzará la descarga de la herramienta:
Para verificar que la herramienta esté instalada, ejecutaremos “adb versión”:
Con la herramienta instalada, conectaremos la UNO Q, a través del USB-C®. Abriremos el símbolo del sistema como administrador y correremos el comando “adb devices”, deberías aparecer una lista de los dispositivos conectados, hay que tener en cuenta que el dispositivo puede tardar hasta un minuto en aparecer.
Correremos el comando “adb shell”, esto nos permitirá entrar al sistema Debian de nuestra placa:
¡Ya puedes ejecutar comandos a través de la terminal de tu placa! Para salir de la terminal, simplemente escribe “exit”.
A través de SSH (Red).
También se puede acceder al microprocesador de la placa (que ejecuta el sistema operativo Debian) mediante Secure Shell (SSH), un método que permite la conexión remota a la placa a través de una red local. Esto permite, entre otras cosas:
- Acceder al shell de la placa y realizar operaciones en ella de forma remota.
- Transferir archivos desde su computadora local a la placa de forma remota (usando SCP).
Las versiones posteriores de Windows (10+) incluyen SSH, sin necesidad de instalar herramientas adicionales. Para verificar que las herramientas estén instaladas, abramos una terminal y ejecutaremos el comando “ssh -V”:
Esto significa que está funcionando correctamente. Recuerda para realizar esta prueba remota debes tener la UNO Q conectada como una computadora individual y en la misma red local.
Para conectarnos a una placa UNO Q por SSH, solo necesitamos el nombre y la contraseña de la placa. Esto se configura durante la configuración inicial. Ahora abriremos la terminal en nuestro ordenador principal para ejecutar el comando “ssh arduino@<boardname>.local” debemos remplazar el boardname por el nombre de nuestra placa, por ejemplo: ssh arduino@Chochiloko.local.
Ingresaremos la confirmación “yes” para conectarnos y posteriormente la contraseña que hemos configurado al inicio. Después de ingresarla deberás tener acceso al shell del sistema y ¡ahora podrás realizar operaciones!
A través del Modo SBC.
El modo de SBC convierte tu UNO Q en una computadora de escritorio independiente con interfaz gráfica de usuario. Para usar este modo, necesitarás un adaptador USB-C® con suministro de energía externo, una pantalla HDMI y un teclado y ratón USB.
Conecta todos los periféricos mediante el adaptador USB-C®, enciende el sistema e inicia sesión con tus credenciales. Una vez iniciada la sesión, se podrá abrir la aplicación Terminal directamente desde el escritorio, lo que nos permitirá acceder al shell junto con la interfaz gráfica.
Este método es ideal cuando se desea utilizar la UNO Q como estación de trabajo, permitiéndonos navegar por la web, editar archivos gráficamente y acceder a la terminal, todo desde el mismo dispositivo.
A través de UART.
El UNO Q proporciona una interfaz UART de bajo nivel dedicada a la depuración y el diagnóstico del sistema. Esta interfaz se conecta directamente a la consola principal (TTY) del SoC, lo que permite observar los registros de arranque y del kernel, solucionar problemas del sistema o acceder a un entorno de shell antes de que estén disponibles servicios de red como SSH o ADB.
Esta interfaz está disponible a través del conector JCTL en el UNO Q. Para conectarlo sigue el diagrama de conexión, recuerda esta interfaz funciona a niveles lógicos de 1.8 V y debe utilizarse con un convertidor USB a TTL compatible para evitar daños en el hardware.
Comprobación.
Si usas directamente un convertidor USB a TTL de 1.8 V, puedes seguir el diagrama de la foto 21 en caso contrario deberás usar un convertidor lógico, para disminuir el voltaje. La configuración del puerto COM será de 11,5200 bps, para ello conectaremos el convertidor USB al PC, abriremos Tera Term, y se mostrará la siguiente ventana:
Seleccionaremos la opción “Serial” y el puerto del convertidor. Posteriormente nos dirigiremos a “Configuración > Puerto Serial “se abrirá una ventana en donde cambiaremos los baudios a 11,5200 bps.
Una vez hecho está configuración tendremos la terminal lista, después se tendrá que reiniciar la UNO Q, para que cargue el sistema de nuevo:
Con el sistema Debian cargado vamos a ingresar a este, para ello presionamos la tecla “Enter”, y nos saldrá una ventana con el nombre de la placa pidiendo el usuario, que en todos los casos es “arduino”, y posterior a eso pedirá la contraseña que hemos configurado, si hacemos los pasos de forma correcta, tendremos este mensaje de ingreso:
De esta forma tendremos acceso al sistema Debian de una manera de bajo nivel para diferentes funciones.
Conclusiones
El Arduino UNO Q representa una evolución significativa dentro del ecosistema Arduino al integrar un sistema operativo Debian Linux junto con un microcontrolador en tiempo real, combinando lo mejor de ambos mundos: la potencia y flexibilidad de Linux con la precisión y simplicidad del entorno Arduino. Comprender el funcionamiento de Debian en esta placa permite ir más allá de los bocetos tradicionales y adentrarse en el desarrollo de aplicaciones avanzadas, conectividad de red, automatización y procesamiento de alto nivel.
La arquitectura híbrida, apoyada por el mecanismo Bridge, habilita una comunicación eficiente entre la MPU y la MCU, facilitando el uso de lenguajes como Python para tareas complejas mientras se mantienen operaciones de tiempo real confiables. Además, la variedad de métodos de acceso al sistema Debian —ADB, SSH, modo SBC y UART de depuración— ofrece gran flexibilidad para desarrollo, diagnóstico y administración, adaptándose a distintos escenarios y niveles de experiencia.
En conjunto, el dominio del sistema Debian en el Arduino UNO Q amplía considerablemente las posibilidades de diseño y desarrollo, posicionando a esta placa como una solución robusta y versátil para proyectos educativos, de investigación y aplicaciones profesionales que demandan mayor capacidad computacional sin abandonar la filosofía abierta y accesible de Arduino.
