OpenMV原理图详解

一、引言

OpenMV是一个基于ARM Cortex-M7的低成本、高性能、易用的开源机器视觉平台，该平台旨在使得物联网及机器人等硬件设备“看得更远、更清楚、更深远”。本文将从硬件角度出发，对OpenMV的原理图进行详解。

二、系统结构

OpenMV主控芯片采用STM32F765VI，其集成了Cortex-M7处理器，拥有最高216 MHz的时钟频率以及最大512 KB的Flash存储器和320 KB的SRAM。其余重要器件还包括

摄像头单元OV7725
MPU-9250六段式IMU单元
板载RGB LED
板载高保真音频输出器
收音机模块
microSD卡槽

图1为OpenMV原理图的整体结构图：

    +--------------+
    |  STM32F765VI |
    | 256KB Flash  |<----------------+
    |  32KB SRAM   | link  
    |  |         |  | |           | |
    |  |         |  | '-----------' |
    |  |         |  |  FT232RL USB  |---> USB 
    |  |         |  |      ...      |
    |  |         |  |  CP2104 UART  |---> UART
    |  |         |  |      ...      |
    |  |         |  '--------'+-----|---> I2C2_SDA
    |  |         |            |     |
    |  |         |  +--+-+----v-----+--+--+ I2C2_SCL
    |  |  ...    |  | | | |   USB3300 |  |
    |  |         |  | | | |       ... |  |
    |  |         |  | | | |    D+ D-  |  |
 P4.5|--|-|      |  | | | |   A0 A1   ||  CSN|--+         |
 P1.4|--|-|------|--|--|-|-- | MOSI|  |        |
 P1.7|--|-|------|--|--|-|-- | MISO|<-+        |
    |  |         |  | | | |  +-----+           |
    |  |         |  | | | |  +------+---------+
 P1.8|--|-|      |  | | | |  |      |
 P1.9|--|-|      |  | | | |  | I2S3 |
    |  |         |  | | | |  |      |  ...
    '--|---------'  | | | |  +------+-----------+
       |            | | | |  +------+-----------+
    +--'------------|-'-'-'--| USB HS PHY       |
    |               |        +------------------+
    |       ...     |
    |               |
    |        LED(RGB)|
    |               |
    |   microSD slot |
    |               |
    |    audio DAC   |
    |               |
    |    radio IC    |
    |               |
    | IMU(MPU-9250)  |
    |               |
    |  camera(OV7725)|
    |               |
    +---------------+

1、主控芯片

OpenMV主控芯片采用了ST公司的STM32F765VI，该芯片在72MHz时钟下执行DMIPS / MIPS效率为2.14、有控制端口更多，支持JPEG和H.264压缩引擎，支持DSP指令，有4个DMA控制器和2x CAN总线。使用基于Cortex-M7的处理器如STM32F765VI可确保对机器视觉算法和处理流程具有相当的计算性能，同时满足低功耗和小尺寸的要求，适用于嵌入式开发等各种领域。

在原理图中，采用STM32F765VI主控芯片连接基于Cortex-M7架构的处理器，并且将芯片的IO口连接至其他芯片器件。

2、摄像头单元

OpenMV平台采用了OmniVision公司的OV7725图像传感器芯片，该传感器具有高达30fps的QVGA（320×240）图像的JPEG压缩输出，适合于嵌入式计算机视觉应用。

在原理图中，OV7725芯片通过DCMI接口连接至STM32F765VI主控芯片，并且利用原理图中的I2C2总线来控制芯片的寄存器。通过这些接口，OpenMV可以实时读取摄像头数据并在处理器内进行图像处理和分析。

3、IMU单元

OpenMV平台采用了InvenSense公司的MPU-9250六段式IMU芯片，它是一个多功能的低功耗传感器，同时具有三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴电子罗盘的功能。它采用标准I²C(numI2C=2，内置MPU9250_I2C默认为I2C2)接口，包括集成数字运动处理器，可用于运动跟踪、运动传感等。

在原理图中，MPU-9250通过I²C2接口连接至主控芯片，用于实现姿态解算，此外还加入了一些外部元件以支持IMU传感器的电路设计。

4、LED模块

OpenMV平台采用了数码渐变RGB LED模块，通常由三种颜色LED组成，即红（R）绿（G）蓝（B）。通过在某些LED上提供不同的电压水平，可以产生所需的颜色。采用RGB LED模块可以满足OpenMV在运作过程中所需的各种指示灯显示。

在原理图中，LED模块直接连接至主控芯片的GPIO引脚，可直接控制颜色、亮度和闪烁频率等参数。

5、其他器件模块

OpenMV平台还集成了其他一些器件模块，如microSD卡槽、高保真音频输出器、收音机模块等。它们通过SPI总线、I²S3接口、I²C3接口和其他GPIO端口接口等连接到主控芯片上，用于提供额外的存储、音频输出和收音等功能。

三、OpenMV电路板选型思考

OpenMV的硬件设计采用模块化布局，主要是为了便于用户的操作和管理，过程中没有任何点对点直接连接和复杂的硬件结构，这可能有助于在产品维护方面节省资源和时间。

四、结论

本文主要从硬件角度对OpenMV的原理图进行详解，通过分析OpenMV的系统结构和器件模块，我们可以更好地理解机器视觉方面的技术及其实现方式。同时，也可以更好地评估OpenMV平台的应用范围和性能优劣。

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