OpenMV Cam M4¶

OpenMV Cam M4 是一款紧凑型 Cortex‑M4 机器视觉开发板，基于 STMicroelectronics STM32F427（主频 180 MHz），内置 256 KB SRAM 和 1 MB 闪存。随附的 OV7725 传感器可拍摄 320×240 的灰度或 RGB565 帧，9 针用户排针引出了 UART、I²C、SPI、CAN、ADC/DAC 和 PWM 外设。

备注

OV7725 是量产版 M4 开发板上的标准传感器。极早期的 M4 变体改为搭载 OmniVision OV2640 —— 预览流水线同样为 QVGA，但 OV2640 还可拍摄最高 UXGA（1600×1200）的 JPEG 帧。两种传感器都通过同一套 csi --- 摄像头传感器 API 驱动。

完整的数据手册、照片和尺寸信息请参见 OpenMV Cam M4 产品页。

亮点¶

STMicroelectronics STM32F427 Cortex‑M4，主频 180 MHz。
256 KB 内部 SRAM —— 无外部 SDRAM。
1 MB 内部闪存（无外部 QSPI 闪存）。
OV7725 传感器（极早期 M4 变体上为 OV2640）—— 320×240 8 位灰度或 RGB565；OV2640 还可额外拍摄最高 UXGA（1600×1200）的 JPEG。
全速 USB（12 Mb/s）—— 在主机端显示为 VCP 与 USB 海量存储设备。
microSD 卡槽 —— SD 卡最高 2 GB，SDHC 最高 32 GB，SDXC 最高 2 TB。
9 个 I/O 引脚，5 V 耐压，3.3 V 输出，每个引脚 25 mA（整个排针合计 120 mA），支持中断。P6 在用作 ADC 或 DAC 模式时不耐 5 V。
用户 RGB LED 以及两颗大功率 850 nm 红外 LED，用于低光照视觉中的主动补光。

备注

M4 没有板载电源管理芯片：没有电池接口、没有电池充电器、没有电池电压 ADC、没有充电/电源状态 LED，也没有硬件电源按钮。请通过 USB 或 VIN 为开发板供电。

引脚分布¶

引脚参考¶

引脚名称	功能
P0	SPI2 MOSI
P1	SPI2 MISO
P2	SPI2 SCK / CAN2 TX
P3	SPI2 NSS (CS) / CAN2 RX
P4	I2C2 SCL / UART3 TX / TIM2 CH3
P5	I2C2 SDA / UART3 RX / TIM2 CH4
P6	ADC / DAC / TIM2 CH1
P7	TIM4 CH1
P8	TIM4 CH2
RESET	拉低至 GND 以复位开发板
BOOT0	上电时拉高至 3.3 V 以进入 DFU / ROM 引导加载程序
SWCLK	ARM SWD 时钟（调试器访问）
SWDIO	ARM SWD 数据（调试器访问）
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）
LED_IR	大功率红外 LED（两颗一起驱动）

电源引脚¶

3.3V —— 经稳压的 3.3 V 电源轨。可为扩展板提供最高 250 mA（使用 microSD 卡时会更少）。与较新的摄像头不同，此引脚是双向的 —— 参见下方的警告。
VIN —— 3.6 – 5 V 输入。通过板载稳压器为开发板供电。
GND —— 公共地。

备注

当 USB 与 VIN 同时存在时，电压更高的一方为开发板供电 —— 板载二极管会自动选取更强的电源轨。

警告

如果你不想经过板载稳压器，可以直接向 3.3V 引脚馈入 3.3 V 来为 M4 供电。在这种情况下，切勿同时再施加 VIN 或 USB 电源 —— 在另一路电源处于活动状态时反向驱动稳压器会永久损坏并破坏摄像头。

小技巧

使用电池续航估算器可以针对给定的工作/深度睡眠占空比，估算 M4 在电池供电下能运行多久。

恢复与调试引脚¶

RESET —— 拉低至 GND 以复位开发板。释放后 MCU 即可正常启动。
BOOT0 —— 在为开发板上电时拉高至 3.3 V，即可进入 STM32 ROM 引导加载程序（DFU 模式）。OpenMV IDE 使用此模式来重新刷写板载引导加载程序。

SWCLK 与 SWDIO 以普通排针引脚形式引出（不是专用的 SWD 接口）。将 RESET、SWCLK、SWDIO、GND 和 3.3 V 接到 ST‑LINK 或 SEGGER J‑Link 适配器即可调试开发板。

板载外设¶

LED¶

M4 拥有一颗用户 RGB LED 以及一对大功率 850 nm 红外 LED：

用户 RGB LED —— 可由软件控制，以 LED_RED、LED_GREEN 和 LED_BLUE 形式引出:

from machine import LED

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

红外 LED —— 两颗 LED 通过 LED_IR 引脚一起驱动。LED_IR 在硬件上接线为高电平有效，而固件将其他所有板载 LED 视为低电平有效，因此请使用 low() / high() 而非 on() / off()（后者会反转电平含义）:
```
from machine import LED

ir = LED("LED_IR")
ir.low()    # turn IR illumination ON
ir.high()   # turn IR illumination OFF
```

摄像头传感器¶

随附的传感器（标准开发板上为 OV7725，极早期变体上为 OV2640）通过 csi --- 摄像头传感器模块驱动:

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()

M4 上的传感器是焊接在板上的 —— 它不在可更换的模块上。

备注

在 OV7725 开发板上，传感器的 FSIN（帧同步）引脚已接到 MCU，但尚未加入对它的固件支持。

在 OV2640 开发板上，传感器的 STROBE、FREX（帧曝光）和 EXPST（曝光复位）引脚已接到 MCU，但尚未加入对它们的固件支持。

舵机排针¶

开发板背面有两组舵机连接器焊盘，为 P7 和 P8 引出标准的 3 针舵机排针（信号 / VIN / GND）。信号引脚直接映射到 TIM4 的通道 1 和通道 2（即 pyb.Servo 所用的通道），每组排针上的 V+ 引脚直接接到 VIN，因此舵机的电流取自输入电源轨，而非 3.3 V 稳压器。

将一对直角 3 针排针焊入焊盘，并连接两个业余级舵机来驱动云台:

from pyb import Servo

pan  = Servo(1)              # P7 — TIM4 CH1
tilt = Servo(2)              # P8 — TIM4 CH2
pan.angle(0)
tilt.angle(0)

microSD 卡¶

插入卡后，它会自动挂载到 /sdcard，可通过常规文件系统使用:

import os

for entry in os.listdir("/sdcard"):
    print(entry)

总线参考¶

GPIO¶

使用 machine.Pin 来读取或驱动任意丝印引脚。输出为 3.3 V CMOS 电平，输入侧耐 5 V，每个引脚可灌入/拉出最高 25 mA（整个排针合计 120 mA）。

from machine import Pin

out = Pin("P0", Pin.OUT)
out.on()
out.off()
out.value(1)

inp = Pin("P1", Pin.IN, Pin.PULL_UP)
print(inp.value())

任意输入引脚也可在边沿跳变时触发中断:

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

Pin("P1", Pin.IN, Pin.PULL_UP).irq(
    handler, Pin.IRQ_FALLING | Pin.IRQ_RISING,
)

UART¶

总线	TX	RX
UART3	P4	P5

from machine import UART

uart = UART(3, baudrate=115200)
uart.write("hello")
uart.read(5)

I²C¶

总线	SCL	SDA
I2C2	P4	P5

from machine import I2C

i2c = I2C(2, freq=400_000)
i2c.scan()
i2c.writeto(0x76, b"hi")

同一硬件也可通过 machine.I2CTarget 用于目标（从机）模式，向另一个 I²C 控制器暴露一块内存区域:

from machine import I2CTarget

buf = bytearray(32)
target = I2CTarget(2, addr=0x42, mem=buf)

SPI¶

总线	MOSI	MISO	SCK	CS
SPI2	P0	P1	P2	P3

from machine import SPI
from machine import Pin

spi = SPI(2, baudrate=10_000_000)
cs = Pin("P3", Pin.OUT, value=1)   # CS is not driven by the SPI peripheral

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

CAN¶

总线	TX	RX
CAN2	P2	P3

from machine import CAN

can = CAN(2, 500_000)
can.set_filters(None)
can.send(0x123, b"\xDE\xAD\xBE\xEF")
print(can.recv())

ADC 与 DAC¶

P6 是唯一的用户模拟引脚。它既可用作 12 位 ADC 输入，也可用作 DAC 输出。

ADC —— 引脚处满量程为 3.3 V:

from machine import ADC
import time

adc = ADC("P6")
while True:
    voltage = adc.read_u16() * 3.3 / 65535
    print(voltage)
    time.sleep_ms(100)

DAC —— 通过 pyb.DAC。8 位值覆盖 0–3.3 V:

from pyb import DAC

dac = DAC("P6")
voltage = 1.65
dac.write(int(voltage / 3.3 * 255))

在 ADC 或 DAC 模式下，P6 仅耐 3.3 V —— 切勿向其馈入 5 V。

PWM¶

引脚	定时器 / 通道
P4	TIM2 CH3
P5	TIM2 CH4
P6	TIM2 CH1
P7	TIM4 CH1
P8	TIM4 CH2

备注

TIM1 已被固件保留，用于生成摄像头传感器的像素时钟，因此物理上位于 P0/P1/P2 上的 TIM1 通道无法在不破坏摄像头的情况下用于用户 PWM。

TIM4 与 pyb.Servo 共享 —— 实例化一个舵机会将整个定时器重新配置为 50 Hz 运行，因此不要在同一脚本中将 P7/P8 上的 machine.PWM 与 pyb.Servo 混用。

可通过 machine.PWM 驱动其中任意一个:

from machine import Pin, PWM

pwm = PWM(Pin("P7"), freq=1_000, duty_u16=32768)

软件位操作（bit‑banged）总线¶

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

热成像传感器（板外）¶

固件包含用于外接热成像仪的 fir --- 热成像传感器驱动（fir == 远红外）驱动：

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，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 2 与传感器通信 —— 请将模块接到 P4（SCL）和 P5（SDA）。

定时¶

time¶

time 模块涵盖阻塞延时、单调计时（monotonic ticks）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 可在不占用硬件定时器槽位的情况下调度周期性或一次性回调。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 可在多次复位之间保持挂钟时间:

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¶

如果应用挂起，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¶

USB 引导加载程序窗口¶

每次上电时，摄像头都会运行一段短暂的引导加载程序（几秒钟），让 OpenMV IDE 无需用户进入 DFU 模式即可更新固件。窗口期结束后，引导加载程序会将控制权移交给 boot.py，随后是 main.py。

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¶

M4 固件在启动时最多挂载三个文件系统：

内部闪存 —— 始终挂载在 /flash。默认存放 main.py 和 README.txt；在首次启动时创建。
microSD 卡 —— 如果插入了卡，它会被挂载到 /sdcard。
ROMFS —— 位于 /rom 的只读、内存映射文件系统，用于装载受益于零拷贝访问的大型数据资源（例如 AI 模型）。在任何用户 Python 运行之前，由 MicroPython 在启动时自动挂载。

挂载完成后，当存在卡时工作目录被设为 /sdcard，否则为 /flash。解释器随后从该目录运行脚本：

boot.py 在每次软复位时执行（冷启动、在 REPL 中按 Ctrl‑D，或正在运行的脚本返回时）。
main.py 仅在冷启动时执行，紧接在 boot.py 之后。随后的软复位会重新运行 boot.py 但直接进入 REPL —— 要重新运行 main.py，你必须完全复位开发板。

将 boot.py 或 main.py 放到 SD 卡上会覆盖闪存中的副本而不改动它 —— 这两个文件都会在启动目录中查找（挂载卡时为 /sdcard，否则为 /flash）。

刚刷写完成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已干净启动。

sys.path 被扩展以包含全部三个文件系统及其 lib/ 子目录，因此可导入的模块可以放在 /flash/lib、/sdcard/lib 或 /rom/lib 中。

若要强制系统忽略已插入的 SD 卡（例如即使卡在位也运行闪存中的 main.py），请在 /flash 根目录下创建一个名为 SKIPSD 的空文件。

通过 USB 连接时，启动文件系统（存在卡时为 /sdcard，否则为 /flash）也会在主机上枚举为 USB 海量存储驱动器，让你直接编辑 boot.py、main.py 及任何其他文件。复位摄像头前请先弹出该驱动器，以便主机刷新其缓存的写入。

备注

由于操作系统将该驱动器视为被动的块设备，因此 OpenMV Cam 上运行的代码所创建或修改的文件，要等到主机重新挂载该驱动器后才会显示。如果操作系统和 OpenMV Cam 同时写入同一个文件系统，操作系统会占上风并覆盖摄像头所做的更改。请将脚本回写的任何数据保存到 SD 卡，并在从主机读取这些文件前重新挂载。

备注

当主机正在从 USB 海量存储驱动器读取或向其写入时，用户 RGB LED 的红色通道可能会短暂亮起 —— 这是固件驱动的活动指示，并非故障。

存储容量¶

M4 出厂时具有：

/flash —— 32 KB FAT 文件系统，可读写。
/rom —— 128 KB 只读内存映射 ROMFS。
/sdcard —— 所插入 microSD 卡的全部容量（在位时），可读写。

硬故障指示¶

如果用户 RGB LED 在所有颜色之间快速循环 —— 快到看起来更像是一颗闪烁的白色 LED 而非各个分立的色调 —— 说明固件遇到了不可恢复的硬故障。重新刷写固件即可恢复；如果重新刷写无效，开发板可能已物理损坏。

软件库¶

完整的模块列表请参见库索引 —— 包括哪些模块是 M4 构建版本所独有的。