Arduino Nano 33 BLE Sense¶

警告

该开发板已不再受支持。 针对 Arduino Nano 33 BLE Sense 的最后一个 OpenMV 固件版本是 4.7.0。该目标平台将不再发布任何后续的固件更新、缺陷修复或新功能。以下信息仅为仍在运行 4.7.0 或更早版本的用户保留。

Arduino Nano 33 BLE Sense 是一款 45 × 18 mm、采用 Arduino-Nano 外形规格的开发板，围绕 Nordic Semiconductor nRF52840 打造——这是一颗主频 64 MHz、带 FPU 的单核 ARM Cortex-M4，内置 256 KB 片内 SRAM 和 1 MB 片内闪存。BLE 由片上无线电提供，开发板还搭载了 9 轴 IMU、LPS22HB 气压计、HTS221 / HS3003 温湿度传感器、APDS9960 环境光 / 颜色 / 接近 / 手势传感器以及 MP34DT05 PDM 麦克风。OpenMV 固件通过 MicroPython 驱动以上全部器件。

完整的数据手册、照片和尺寸请参阅 Arduino Nano 33 BLE Rev2 产品页面。

亮点¶

Nordic nRF52840 主频 64 MHz、带 FPU 的 Cortex-M4，内置 256 KB 片内 SRAM 和 1 MB 片内闪存。
Bluetooth LE 5.0，通过片上无线电和 Nordic SoftDevice s140 实现。
9 轴 IMU——Rev 1 上为 LSM9DS1，Rev 2 上为 BMI270 + BMM150。固化的 imu 驱动会在启动时探测两者。
LPS22HB 气压计、HTS221 / HS3003 温湿度传感器、APDS9960 环境光 / 颜色 / 接近 / 手势传感器，以及 MP34DT05 PDM 麦克风。
Micro USB 连接器，用于供电、编程和 CDC REPL。
标准 Nano 排针上的 22 个用户 I/O 引脚——TX/RX、D2–D13（数字）、A0–A7（模拟）。

引脚分布¶

引脚参考¶

引脚名称	参考	功能
TX	3.3 V	UART1 TX
RX	3.3 V	UART1 RX
D2	3.3 V	PWM
D3	3.3 V	PWM
D4	3.3 V	PWM
D5	3.3 V	PWM
D6	3.3 V	PWM
D7	3.3 V	PWM
D8	3.3 V	PWM
D9	3.3 V	PWM
D10	3.3 V	PWM
D11	3.3 V	PWM / SPI0 MOSI
D12	3.3 V	PWM / SPI0 MISO
D13	3.3 V	PWM / SPI0 SCK
A0	3.3 V	ADC / PWM
A1	3.3 V	ADC / PWM
A2	3.3 V	ADC / PWM
A3	3.3 V	ADC / PWM
A4 / I2C_SDA	3.3 V	ADC / PWM / I2C0 SDA
A5 / I2C_SCL	3.3 V	ADC / PWM / I2C0 SCL
A6	3.3 V	ADC / PWM
A7	3.3 V	ADC / PWM
RESET	3.3 V	按下板载 RESET 按钮或拉至 GND 以复位
LED_BUILTIN	—	位于 `D13` 上的橙色用户 LED
LED_RED	—	RGB LED 红色通道（低电平有效）
LED_GREEN	—	RGB LED 绿色通道（低电平有效）
LED_BLUE	—	RGB LED 蓝色通道（低电平有效）

警告

Nano 33 BLE Sense 的 I/O 引脚 仅支持 3.3 V——它们 不能耐受 5 V。向其灌入 5 V 会损坏 nRF52840。

电源引脚¶

VIN——4.5 – 21 V 输入。通过板载稳压器为开发板供电。同时还经一个二极管由 USB 5 V 供电轨馈入，因此 USB 和 VIN 可以同时存在而不会相互倒灌。
+5V——默认不连接。
+3V3——3.3 V 稳压器输出。
AREF——模拟参考引脚。在本开发板上未连接到 nRF52840——ADC 始终以 3.3 V 为参考。
GND——公共地。

Nano 33 BLE Sense 可通过以下任一路径供电：

Micro USB——向板载稳压器提供 5 V。
VIN 引脚——接入 4.5 – 21 V 的稳压电源。

备注

开发板底部有一个标注为 VUSB 的焊接跳线，用于将 +5V 桥接到 USB 5 V 供电轨。闭合它即可让 +5V 排针引脚实际输出 5 V。

备注

板载 4.5–21 V 开关稳压器输出端有一个常闭焊接跳线，可将其割断以禁用稳压器，从而可在 +3V3 上通过外部 3.3 V 电源直接为开发板供电。

恢复与调试引脚¶

RESET——开发板顶部既有一个裸露焊盘，也有一个瞬时 RESET 按钮，均连接到 nRF52840 的复位线。拉至 GND 或按下按钮即可复位。

Nano 33 BLE Sense 使用 Arduino 标准的 双击复位 进入 Arduino 引导加载程序。快速按两次 RESET 按钮——开发板即进入引导加载程序模式，OpenMV IDE 便可烧录新的固件镜像。

nRF52840 的 SWD 信号引出至开发板背面的镀层焊盘。所有调试信号均以 3.3 V 为参考。

板载外设¶

LED¶

Nano 33 BLE Sense 拥有一个用户 RGB LED——通过丝印的 LED_RED、LED_GREEN 和 LED_BLUE 通道驱动——外加位于 D13 上的一个独立橙色 LED_BUILTIN。这四者均可通过 machine.LED 由软件控制:

from machine import LED

LED("LED_RED").on()
LED("LED_GREEN").on()
LED("LED_BLUE").on()
LED("LED_BUILTIN").on()

开发板上还有一个独立的绿色电源 LED，只要 +3.3 V 供电轨上电它便会点亮，且不可由用户控制。

摄像头传感器¶

Nano 33 BLE Sense 上的 OpenMV 固件支持 OmniVision OV7670 并行 CMOS 传感器。开发板没有板载图像传感器——请将 OV7670 模块接到下列丝印排针引脚上，并通过 csi --- 摄像头传感器模块驱动它:

import csi

cam = csi.CSI()
cam.reset()
cam.pixformat(csi.RGB565)
cam.framesize(csi.QVGA)
cam.snapshot(time=2000)       # let auto‑exposure settle

while True:
    img = cam.snapshot()

备注

OV7670 需要 14 个引脚。固件按如下方式连线：

传感器信号	Nano 33 BLE Sense 引脚
D0	`D10`
D1	`TX`
D2	`RX`
D3	`D2`
D4	`D3`
D5	`D5`
D6	`D6`
D7	`D4`
HSYNC	`A1`
VSYNC	`D8`
PXCLK	`A0`
MXCLK	`D9`
POWER	`A3`
RESET	`A2`
SCL	`A5`（I²C 0）
SDA	`A4`（I²C 0）

OV7670 的 I²C 控制总线与引出至 A5/A4 的外部 I²C 0 是同一条。该传感器的 7 位地址为 0x21——接入摄像头后，该总线上的用户设备必须避开此地址。

IMU¶

9 轴 IMU 通过固化的 imu 模块引出，该模块会自动检测开发板搭载的是 LSM9DS1（Rev 1）还是 BMI270 + BMM150（Rev 2），并提供统一的 imu.IMU 类。这些传感器位于内部 I²C 1 总线（P14 / P15）上:

import time
from machine import I2C, Pin
from imu import IMU

bus = I2C(1, scl=Pin("P15"), sda=Pin("P14"))
sensor = IMU(bus)

while True:
    print(sensor.accel())     # (x, y, z) in g
    print(sensor.gyro())      # (x, y, z) in deg/s
    print(sensor.magnet())    # (x, y, z) magnetometer
    time.sleep_ms(100)

若需直接访问诸如敲击检测或 FIFO 等功能，请导入对应的固化驱动（lsm9ds1、bmi270 或 bmm150），并在同一总线上将其实例化。

环境传感器¶

气压计（LPS22HB）和温湿度传感器（Rev 1 上为 HTS221，Rev 2 上为 HS3003）与 IMU 共用同一条内部 I²C 1 总线:

import time
from machine import I2C, Pin
from lps22h import LPS22H
from hts221 import HTS221

bus = I2C(1, scl=Pin("P15"), sda=Pin("P14"))
lps = LPS22H(bus)
try:
    hts = HTS221(bus)
except OSError:
    from hs3003 import HS3003
    hts = HS3003(bus)

while True:
    print("pressure:    %.2f hPa" % lps.pressure())
    print("temperature: %.2f C"   % lps.temperature())
    print("humidity:    %.2f %%"  % hts.humidity())
    time.sleep_ms(500)

光线 / 颜色 / 接近 / 手势¶

Broadcom APDS9960 位于同一条内部 I²C 1 总线上，可提供环境光、RGB 颜色、接近和手势检测:

import time
from machine import I2C, Pin
from apds9960 import uAPDS9960 as APDS9960

bus = I2C(1, scl=Pin("P15"), sda=Pin("P14"))
apds = APDS9960(bus)
apds.enableLightSensor()

while True:
    print("ambient light:", apds.readAmbientLight())
    time.sleep_ms(250)

麦克风¶

板载 MP34DT05 PDM 麦克风通过 audio --- 音频模块采集。每个缓冲区以有符号 16 位 PCM bytearray 的形式到达，可直接送入 ulab/numpy 进行 DSP 处理:

import audio
from ulab import numpy as np

def loudness(pcmbuf):
    samples = np.array(np.frombuffer(pcmbuf, dtype=np.int16), dtype=np.float)
    rms = np.sqrt(np.mean(samples ** 2))
    if rms > 10000:
        print("Loud!", int(rms))

audio.init(channels=1, frequency=16000, gain_db=24)
audio.start_streaming(loudness)

while True:
    pass

Bluetooth¶

nRF52840 的 Bluetooth LE 5.0 无线电运行在 Nordic SoftDevice s140 上，并通过旧版 ubluepy 模块引出——本固件中未启用现代的 bluetooth / aioble --- 异步 BLE API。外设（GATT 服务器、广播）和中心（GAP 观察者 / 扫描器 + 连接）两种角色均可使用。

以外设角色进行广播，提供单个 Environmental Sensing 服务和一个可通知的温度特性——event_handler 回调会在连接、断开和 CCCD 写入时触发:

from ubluepy import Service, Characteristic, UUID, Peripheral, constants
from machine import LED

def event_handler(event_id, handle, data):
    if event_id == constants.EVT_GAP_CONNECTED:
        LED("LED_GREEN").on()
    elif event_id == constants.EVT_GAP_DISCONNECTED:
        LED("LED_GREEN").off()
        periph.advertise(device_name="Nano 33", services=[svc])

svc = Service(UUID("181A"))                          # Environmental Sensing
char = Characteristic(UUID("2A6E"),                  # Temperature
                      props=Characteristic.PROP_NOTIFY | Characteristic.PROP_READ,
                      attrs=Characteristic.ATTR_CCCD)
svc.addCharacteristic(char)

periph = Peripheral()
periph.addService(svc)
periph.setConnectionHandler(event_handler)
periph.advertise(device_name="Nano 33", services=[svc])

以中心角色扫描附近正在广播的设备:

from ubluepy import Scanner

for entry in Scanner().scan(1_000):                  # 1 second window
    print(entry.addr(), entry.rssi(), "dBm")

完整 API 请参阅 ubluepy 参考文档——UUID、Service、Characteristic、Peripheral、Scanner、ScanEntry 以及 constants 命名空间。

总线参考¶

GPIO¶

使用 machine.Pin 读取或驱动任意丝印引脚。输出为 3.3 V CMOS——每个引脚 15 mA，所有 GPIO 合计 25 mA。

from machine import Pin

out = Pin("D2", Pin.OUT)
out.on()
out.off()
out.value(1)

inp = Pin("D3", Pin.IN, Pin.PULL_UP)
print(inp.value())

任意输入引脚还可在边沿跳变时触发中断:

def handler(pin):
    print("triggered:", pin)

Pin("D3", Pin.IN, Pin.PULL_UP).irq(
    handler, Pin.IRQ_FALLING | Pin.IRQ_RISING,
)

UART¶

总线	TX	RX
UART1	TX	RX

结合 machine.UART 使用丝印名称 TX/RX:

from machine import UART

uart = UART(1, baudrate=115200)
uart.write("hello")
uart.read(5)

I²C¶

总线	SDA	SCL
I2C0	`I2C_SDA` / `A4`	`I2C_SCL` / `A5`
I2C1	`P14`	`P15`

两条总线都需要将引脚显式传给 machine.I2C:

from machine import I2C, Pin

bus0 = I2C(0, scl=Pin("I2C_SCL"), sda=Pin("I2C_SDA"), freq=400_000)
bus0.scan()

bus1 = I2C(1, scl=Pin("P15"), sda=Pin("P14"), freq=400_000)
bus1.scan()

备注

总线 1 是位于 P14/P15 上的内部传感器总线（不在用户排针上）——它服务于 IMU、气压计、环境传感器和 APDS9960。固化的传感器驱动直接使用它；用户代码也可以扫描它，但这些地址已被板载传感器占用。

SPI¶

总线	MOSI	MISO	SCK	CS
SPI0	D11	D12	D13	D10

CS 线不由 SPI 外设驱动——请将 D10 配置为输出，并在传输前后手动翻转它:

from machine import SPI, Pin

spi = SPI(0, baudrate=10_000_000)
cs = Pin("D10", Pin.OUT, value=1)   # CS is not driven by the SPI peripheral

cs.value(0)
spi.write(b"hello")
cs.value(1)

备注

D13 同时兼作橙色 LED_BUILTIN——在该总线上驱动 SPI 会使该 LED 随总线时钟同步闪烁。

ADC¶

nRF52840 拥有八个 12 位 ADC 通道（SAADC），引出至 A0–A7，全部 以 3.3 V 为参考——read_u16 在引脚 0–3.3 V 范围内返回 0–65535。开发板的 AREF 引脚未连接，因此参考电压始终为 3.3 V:

from machine import ADC
import time

adc = ADC("A0")
while True:
    voltage = adc.read_u16() * 3.3 / 65535
    print(voltage)
    time.sleep_ms(100)

PWM¶

nRF52840 提供 四个 PWM 外设（PWM0–PWM3），每个驱动 四个通道，共计 16 个硬件 PWM 槽位。与固定功能的端口不同，这些外设通过 GPIOTE 矩阵进行路由——任意 GPIO 都可作为 PWM 输出，因此不存在引脚到切片的固定映射。这种灵活性的代价是硅片中固化的两条约束：

一个模块内的全部四个通道共享 单一的周期/频率。
每个通道有其 各自的占空比 和极性。

从概念上看，这 16 个槽位如下所示：

模块	通道 0	通道 1	通道 2	通道 3
PWM0	占空比	占空比	占空比	占空比
PWM1	占空比	占空比	占空比	占空比
PWM2	占空比	占空比	占空比	占空比
PWM3	占空比	占空比	占空比	占空比

每一行以一个频率运行；行中的四个单元各自驱动一个独立选定的引脚，并带有各自的占空比。不同的行可以以完全不同的频率运行。

通过 machine.PWM 驱动任意丝印引脚（或板载 LED）:

from machine import Pin, PWM

pwm = PWM(Pin("D3"), freq=1_000, duty_u16=32768)

警告

自动分配每次调用会占用一整个模块。 当你创建一个不带 device=/channel= 关键字参数的 PWM 时，驱动会抓取第一个空闲模块，并将你的引脚只绑定到它的 通道 0。该模块剩下的三个通道处于闲置状态，只能通过显式的 device=/channel= 访问。这使得无辅助的 PWM(Pin(...)) 调用上限为四次，超过后驱动会抛出 ValueError: all PWM devices in use——尽管从技术上讲仍有十二个槽位空闲。

若要使用超过四个 PWM，或要刻意在多个引脚间共享频率，请传入 device（0–3）和 channel（0–3）:

# Two PWMs on the same module → forced to share frequency,
# but each gets its own duty cycle.
pwm_a = PWM(Pin("D3"), device=0, channel=0,
            freq=1_000, duty_u16=32768)
pwm_b = PWM(Pin("D5"), device=0, channel=1,
            freq=1_000, duty_u16=16384)

# A third PWM on a separate module, free to pick any frequency.
pwm_c = PWM(Pin("D6"), device=1, channel=0,
            freq=20_000, duty_u16=49152)

占空比接受 duty（0–100%）、duty_u16（0–65535）或 duty_ns。添加 invert=1 可翻转输出极性（对低电平有效的 RGB LED 很方便）。

备注

由于频率是每个模块的属性，对某个模块的任意通道调用 pwm.freq(new_freq) 都会对整个模块重新运行 nrfx_pwm_init，并改变共享该模块的所有其他通道所看到的频率。

备注

允许的频率范围大致为 4 Hz 到 5.3 MHz，由 16 MHz 基准时钟经 1/2/4/8/16/32/64/128 分频器和一个 15 位周期计数器推导而来。驱动会自动选取最接近的分频值——freq() 报告的是请求值，而非实际可达到的精确值。

软件位拨总线¶

若你需要额外的总线，machine.SoftI2C 和 machine.SoftSPI 可在任意 GPIO 上工作。

热成像传感器（板外）¶

固件包含 fir --- 热成像传感器驱动（fir == 远红外）驱动，用于外接连线的热成像仪：

MLX90621——16 × 4 红外阵列
MLX90640——32 × 24 红外阵列
MLX90641——16 × 12 红外阵列
AMG8833——8 × 8 红外阵列

将模块接到开发板的 I²C 总线上，并用 fir.init() + fir.snapshot() 读取帧:

import time
import image
import fir

fir.init()                          # auto‑detects the sensor
clock = time.clock()

while True:
    clock.tick()
    try:
        img = fir.snapshot(x_scale=5, y_scale=5,
                           color_palette=image.PALETTE_IRONBOW,
                           hint=image.BICUBIC,
                           copy_to_fb=True)
    except OSError:
        continue
    print(clock.fps())

fir 驱动只通过 I²C 0 与传感器通信——请将模块接到 I2C_SCL / I2C_SDA 焊盘（A5 / A4）。

计时¶

time¶

time 模块涵盖阻塞延时、单调计时和耗时测量:

import time

time.sleep(1)              # seconds
time.sleep_ms(500)
time.sleep_us(10)

start = time.ticks_ms()
# ...do work...
elapsed = time.ticks_diff(time.ticks_ms(), start)

虚拟定时器¶

machine.Timer 可调度周期性或单次回调，且不占用硬件定时器槽位。将 -1 作为 id 传入即可使用虚拟（软件）定时器:

from machine import Timer

one_shot = Timer(-1)
one_shot.init(period=5_000, mode=Timer.ONE_SHOT,
              callback=lambda t: print("once"))

periodic = Timer(-1)
periodic.init(period=2_000, mode=Timer.PERIODIC,
              callback=lambda t: print("tick"))

周期值以毫秒为单位。调用 deinit() 可停止并释放该槽位。

实时时钟¶

machine.RTC 可在复位间保持挂钟时间。nRF52840 的 RTC 连接到片上振荡器，无法在完全断电后保持——若这对你的应用很重要，请在每次冷启动时设置时间:

from machine import RTC

rtc = RTC()
rtc.datetime((2026, 4, 30, 4, 12, 0, 0, 0))   # Y, M, D, weekday, h, m, s, subsec
print(rtc.datetime())

看门狗¶

若应用挂起，machine.WDT 会复位开发板。一旦启动便无法停止或重新配置——请在主循环中定期喂狗:

from machine import WDT

wdt = WDT(timeout=5_000)   # 5 second window
while True:
    # ...do work...
    wdt.feed()

启动与运行时信息¶

固件更新¶

正在运行的脚本可通过调用 machine.bootloader() 按需重新进入引导加载程序:

import machine

machine.bootloader()

文件系统与启动顺序¶

Nano 33 BLE Sense 固件在启动时挂载单个文件系统：

片内闪存——始终挂载在 /flash 并用作工作目录。默认存放 main.py 和 README.txt；在首次启动时创建。

挂载之后，解释器随即从 /flash 运行脚本：

boot.py 在每次软复位时执行。
main.py 仅在冷启动时 执行，紧接在 boot.py 之后。

刚烧录的开发板上随附的默认 main.py 只是将用户 RGB LED 的蓝色通道作为心跳闪烁（两次短脉冲，短暂间隔），这样你无需连接任何主机即可判断固件是否干净地启动了。

在本开发板上，/flash 不会作为 USB 大容量存储驱动器暴露。

存储容量¶

Nano 33 BLE Sense 随附：

/flash——64 KB FAT 文件系统，可读写。

Nano 33 BLE Sense 构建不包含 ROMFS；请直接将 Python 模块放在 /flash 上。

软件库¶

完整的模块列表请参阅库索引——其中包括哪些模块是 Nano 33 BLE Sense 构建所独有的。