OpenMV Cam M4¶

OpenMV Cam M4 是一款精巧的 Cortex‑M4 機器視覺開發板，以運行於 180 MHz 的 STMicroelectronics STM32F427 為核心，內建 256 KB 的內部 SRAM 與 1 MB 的內部快閃記憶體。隨附的 OV7725 感測器可擷取 320×240 灰階或 RGB565 影格，而 9 接腳的使用者排針則提供 UART、I²C、SPI、CAN、ADC/DAC 與 PWM 等周邊裝置。

備註

OV7725 是量產版 M4 開發板上的標準感測器。非常早期的 M4 變體版本改為搭載 OmniVision OV2640 — 採用相同的 QVGA 預覽管線，但 OV2640 還能擷取最高達 UXGA（1600×1200）的 JPEG 影格。兩款感測器都透過相同的 csi --- 相機感測器 API 來驅動。

完整的資料表、照片與尺寸請參閱 OpenMV Cam M4 產品頁面。

重點特色¶

STMicroelectronics STM32F427 Cortex‑M4，運行於 180 MHz。
256 KB 內部 SRAM — 無外部 SDRAM。
1 MB 內部快閃記憶體（無外部 QSPI 快閃記憶體）。
OV7725 感測器（或非常早期的 M4 變體上的 OV2640）— 320×240 8 位元灰階或 RGB565；OV2640 還能額外擷取最高達 UXGA（1600×1200）的 JPEG。
全速 USB（12 Mb/s）— 對主機呈現為 VCP + USB 大量儲存裝置。
microSD 插槽 — SD 最高 2 GB、SDHC 最高 32 GB、SDXC 最高 2 TB。
9 個 I/O 接腳，可耐受 5 V，輸出為 3.3 V，每個接腳 25 mA（整個排針合計 120 mA），支援中斷。P6 在 ADC 或 DAC 模式下使用時不耐受 5 V。
使用者 RGB LED 以及兩顆高功率 850 nm 紅外線 LED，可在低光源視覺場景中提供主動照明。

備註

M4 沒有板載電源管理晶片：沒有電池接頭、沒有電池充電器、沒有電池電壓 ADC、沒有充電／電源狀態 LED，也沒有硬體電源按鈕。請透過 USB 或 VIN 為開發板供電。

接腳配置¶

接腳參考¶

接腳名稱	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	拉至 GND 以重置開發板
BOOT0	上電時拉至 3.3 V 以進入 DFU / ROM 開機載入程式
SWCLK	ARM SWD 時脈（除錯器存取）
SWDIO	ARM SWD 資料（除錯器存取）
LED_RED	RGB LED 紅色通道（低電位有效）
LED_GREEN	RGB LED 綠色通道（低電位有效）
LED_BLUE	RGB LED 藍色通道（低電位有效）
LED_IR	高功率紅外線 LED（兩個通道一起驅動）

電源接腳¶

3.3V — 穩壓後的 3.3 V 電源軌。最高可提供 250 mA 給擴充板使用（若 microSD 卡正在使用則較少）。與較新的相機不同，此接腳為雙向 — 請參閱下方的警告。
VIN — 3.6 – 5 V 輸入。透過板載穩壓器為開發板供電。
GND — 共同接地。

備註

當 USB 與 VIN 同時存在時，電壓較高者會為開發板供電 — 板載二極體會直接選用電壓較強的電源軌。

警告

若你不想經過板載穩壓器，可以直接將 3.3 V 饋入 3.3V 接腳來為 M4 供電。在此情況下，請勿同時施加 VIN 或 USB 電源 — 在另一組電源運作時反向驅動穩壓器可能會永久損壞並破壞相機。

小訣竅

請使用電池續航估算器來模擬在給定的運作／深度睡眠工作週期下，M4 以電池供電可運行多久。

復原與除錯接腳¶

RESET — 拉至 GND 以重置開發板。釋放後可讓 MCU 正常啟動。
BOOT0 — 在為開發板供電的同時拉至 3.3 V，以進入 STM32 ROM 開機載入程式（DFU 模式）。OpenMV IDE 會使用此模式來重新燒錄板載開機載入程式。

SWCLK 與 SWDIO 以一般排針接腳的形式引出（並非專用的 SWD 接頭）。將 RESET、SWCLK、SWDIO、GND 與 3.3 V 接到 ST‑LINK 或 SEGGER J‑Link 轉接器即可對開發板進行除錯。

板載周邊裝置¶

LED¶

M4 配備一顆使用者 RGB LED 以及一對高功率 850 nm 紅外線 LED：

使用者 RGB LED — 可由軟體控制，以 LED_RED、LED_GREEN 與 LED_BLUE 呈現:

from machine import LED

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

紅外線 LED — 兩顆 LED 一起透過 LED_IR 接腳驅動。在硬體上 LED_IR 接成高電位有效，而韌體將其他每一顆板載 LED 視為低電位有效，因此請使用 low() / high() 而非 on() / off()（後者會將邏輯反相）:
```
from machine import LED

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

相機感測器¶

隨附的感測器（標準開發板為 OV7725，非常早期的變體為 OV2640）透過 csi --- 相機感測器模組來驅動:

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 上的感測器是焊接在開發板上的 — 它並非位於可更換的模組上。

備註

在 OV7725 開發板上，感測器的 FSIN（影格同步）接腳已接到 MCU，但尚未加入對應的韌體支援。

在 OV2640 開發板上，感測器的 STROBE、FREX（影格曝光）與 EXPST（曝光重置）接腳已接到 MCU，但尚未加入對應的韌體支援。

伺服馬達排針¶

開發板背面有兩個伺服接頭焊盤，為 P7 與 P8 引出標準的 3 接腳伺服排針（信號／VIN／GND）。信號接腳直接對應到 TIM4 的通道 1 與通道 2（與 pyb.Servo 所使用的通道相同），而每個排針上的 V+ 接腳直接接到 VIN，因此伺服馬達是從輸入電源軌而非 3.3 V 穩壓器取用電流。

在焊盤上焊接一對直角 3 接腳排針，並接上兩個玩具級伺服馬達，即可驅動雲台支架:

from pyb import Servo

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

microSD 卡¶

插入卡片後會自動掛載於 /sdcard，並可透過一般檔案系統來使用:

import os

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

匯流排參考¶

GPIO¶

使用 machine.Pin 來讀取或驅動任何絲印標示的接腳。輸出為 3.3 V CMOS，在輸入側可耐受 5 V，每個接腳可吸收／提供最高 25 mA 的電流（整個排針合計 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())

任何輸入接腳也都能在邊緣轉態時觸發中斷:

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

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

UART¶

匯流排	TX	RX
UART3	P4	P5

from machine import UART

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

I²C¶

匯流排	SCL	SDA
I2C2	P4	P5

from machine import I2C

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

同一組硬體也可以透過 machine.I2CTarget 在目標（從屬）模式下使用，以將一塊記憶體區域提供給另一個 I²C 控制器存取:

from machine import I2CTarget

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

SPI¶

匯流排	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¶

匯流排	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 與 DAC¶

P6 是唯一的使用者類比接腳。它可用作 12 位元 ADC 輸入或 DAC 輸出。

ADC — 在接腳上以 3.3 V 為滿刻度:

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 — 透過 pyb.DAC。8 位元的值涵蓋 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 僅耐受 3.3 V — 請勿對其饋入 5 V。

PWM¶

接腳	計時器／通道
P4	TIM2 CH3
P5	TIM2 CH4
P6	TIM2 CH1
P7	TIM4 CH1
P8	TIM4 CH2

備註

TIM1 已被韌體保留用來產生相機感測器的像素時脈，因此實體上位於 P0/P1/P2 的 TIM1 通道無法用於使用者 PWM，否則會使相機無法運作。

TIM4 與 pyb.Servo 共用 — 建立一個伺服物件會將整個計時器重新設定為 50 Hz 運作，因此請勿在同一個指令碼中將 P7/P8 上的 machine.PWM 與 pyb.Servo 混用。

透過 machine.PWM 來驅動其中任何一個:

from machine import Pin, PWM

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

軟體位元模擬匯流排¶

若你需要額外的匯流排，machine.SoftI2C 與 machine.SoftSPI 可在任何 GPIO 上運作。

熱感測器（板外）¶

韌體內含 fir --- 熱感測器驅動程式 (fir == far infrared，遠紅外線) 驅動程式，適用於外部接線的熱成像儀：

MLX90621 — 16 × 4 紅外線陣列
MLX90640 — 32 × 24 紅外線陣列
MLX90641 — 16 × 12 紅外線陣列
AMG8833 — 8 × 8 紅外線陣列

將模組接到開發板的 I²C 匯流排，並以 fir.init() + fir.snapshot() 讀取影格:

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 驅動程式只透過 I²C 2 與感測器通訊 — 請將模組接到 P4（SCL）與 P5（SDA）。

計時¶

time¶

time 模組涵蓋阻塞式延遲、單調遞增計數，以及經過時間量測:

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)

虛擬計時器¶

machine.Timer 可在不佔用硬體計時器插槽的情況下排程週期性或單次的回呼函式。將 -1 作為 id 傳入即可使用虛擬（軟體）計時器:

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"))

週期值的單位為毫秒。呼叫 deinit() 可停止並釋放該插槽。

即時時鐘¶

machine.RTC 可在多次重置之間維持實際時鐘時間:

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())

看門狗¶

machine.WDT 會在應用程式當機時重置開發板。一旦啟動就無法停止或重新設定 — 請在主迴圈內定期餵食它:

from machine import WDT

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

開機與執行時資訊¶

USB 開機載入程式時間窗¶

每次上電時，相機都會執行一段短暫的開機載入程式（數秒鐘），讓 OpenMV IDE 無需使用者進入 DFU 模式即可更新韌體。時間窗結束後，開機載入程式會交棒給 boot.py，接著是 main.py。

執行中的指令碼可透過呼叫 machine.bootloader() 隨時重新進入開機載入程式:

import machine

machine.bootloader()

檔案系統與開機順序¶

M4 韌體在開機時最多掛載三個檔案系統：

內部快閃記憶體 — 永遠掛載於 /flash。預設保存 main.py 與 README.txt；於第一次開機時建立。
microSD 卡 — 若插入了卡片，則掛載於 /sdcard。
ROMFS — 唯讀、記憶體映射的檔案系統，位於 /rom，用來內附大型資料資產（例如 AI 模型），這類資產可受益於零複製存取。由 MicroPython 在啟動時、任何使用者 Python 程式執行之前自動掛載。

掛載完成後，若卡片存在則將工作目錄設為 /sdcard，否則設為 /flash。直譯器接著會從該目錄執行指令碼：

boot.py 會在每一次軟重置時執行（冷開機、從 REPL 按 Ctrl‑D，或每當執行中的指令碼回傳時）。
main.py 僅於冷開機時執行，緊接在 boot.py 之後。後續的軟重置會重新執行 boot.py，但會直接落入 REPL — 若要重新執行 main.py，你必須完全重置開發板。

將 boot.py 或 main.py 放到 SD 卡上，會覆蓋快閃記憶體中的副本而不會更動它 — 這兩個檔案都會在開機目錄中尋找（卡片已掛載時為 /sdcard，否則為 /flash）。

剛燒錄完成的開發板上隨附的預設 main.py 只會閃爍使用者 RGB LED 的藍色通道作為心跳指示（兩次短脈衝、短暫間隔），讓你能在沒有連接任何主機的情況下判斷韌體是否乾淨地開機完成。

sys.path 會擴充以納入全部三個檔案系統及其 lib/ 子目錄，因此可匯入的模組可放在 /flash/lib、/sdcard/lib 或 /rom/lib 中。

若要強制系統忽略已插入的 SD 卡（例如即使有卡片仍要執行快閃記憶體中的 main.py），請在 /flash 的根目錄建立一個名為 SKIPSD 的空檔案。

透過 USB 連接時，開機檔案系統（若卡片存在則為 /sdcard，否則為 /flash）也會在主機上列舉為一個 USB 大量儲存磁碟機，讓你能直接編輯 boot.py、main.py 及任何其他檔案。請在重置相機前先退出該磁碟機，讓主機把快取的寫入內容寫回。

備註

由於作業系統將該磁碟機視為被動的區塊裝置，因此在 OpenMV Cam 上執行的程式所建立或修改的檔案，在主機重新掛載磁碟機之前都不會顯示出來。若作業系統與 OpenMV Cam 同時寫入同一個檔案系統，作業系統會勝出並覆蓋相機所做的變更。對於指令碼寫回的任何資料請使用 SD 卡，並在從主機讀取那些檔案之前先重新掛載。

備註

當主機正在讀取或寫入 USB 大量儲存磁碟機時，使用者 RGB LED 的紅色通道可能會短暫亮起 — 這是由韌體驅動的活動指示，並非故障。

儲存空間大小¶

M4 出貨時搭載：

/flash — 32 KB FAT 檔案系統，可讀寫。
/rom — 128 KB 唯讀記憶體映射 ROMFS。
/sdcard — 為所插入的 microSD 卡的完整容量（卡片存在時），可讀寫。

硬性故障指示¶

若使用者 RGB LED 快速地循環顯示所有色彩 — 快到看起來像是一顆閃爍的白色 LED 而非各個分明的色相 — 表示韌體已遭遇無法復原的硬性故障。請重新燒錄韌體以復原；若重新燒錄仍無濟於事，開發板可能已實體損壞。

軟體函式庫¶

完整的模組清單請參閱函式庫索引 — 包括哪些模組是 M4 組建版本所獨有的。