OpenMV原理圖詳解

一、引言

OpenMV是一個基於ARM Cortex-M7的低成本、高性能、易用的開源機器視覺平台，該平台旨在使得物聯網及機器人等硬體設備「看得更遠、更清楚、更深遠」。本文將從硬體角度出發，對OpenMV的原理圖進行詳解。

二、系統結構

OpenMV主控晶元採用STM32F765VI，其集成了Cortex-M7處理器，擁有最高216 MHz的時鐘頻率以及最大512 KB的Flash存儲器和320 KB的SRAM。其餘重要器件還包括

攝像頭單元OV7725
MPU-9250六段式IMU單元
板載RGB LED
板載高保真音頻輸出器
收音機模塊
microSD卡槽

圖1為OpenMV原理圖的整體結構圖：

    +--------------+
    |  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、主控晶元

OpenMV主控晶元採用了ST公司的STM32F765VI，該晶元在72MHz時鐘下執行DMIPS / MIPS效率為2.14、有控制埠更多，支持JPEG和H.264壓縮引擎，支持DSP指令，有4個DMA控制器和2x CAN匯流排。使用基於Cortex-M7的處理器如STM32F765VI可確保對機器視覺演算法和處理流程具有相當的計算性能，同時滿足低功耗和小尺寸的要求，適用於嵌入式開發等各種領域。

在原理圖中，採用STM32F765VI主控晶元連接基於Cortex-M7架構的處理器，並且將晶元的IO口連接至其他晶元器件。

2、攝像頭單元

OpenMV平台採用了OmniVision公司的OV7725圖像感測器晶元，該感測器具有高達30fps的QVGA（320×240）圖像的JPEG壓縮輸出，適合於嵌入式計算機視覺應用。

在原理圖中，OV7725晶元通過DCMI介面連接至STM32F765VI主控晶元，並且利用原理圖中的I2C2匯流排來控制晶元的寄存器。通過這些介面，OpenMV可以實時讀取攝像頭數據並在處理器內進行圖像處理和分析。

3、IMU單元

OpenMV平台採用了InvenSense公司的MPU-9250六段式IMU晶元，它是一個多功能的低功耗感測器，同時具有三軸陀螺儀、三軸加速度計和三軸電子羅盤的功能。它採用標準I²C(numI2C=2，內置MPU9250_I2C默認為I2C2)介面，包括集成數字運動處理器，可用於運動跟蹤、運動感測等。

在原理圖中，MPU-9250通過I²C2介面連接至主控晶元，用於實現姿態解算，此外還加入了一些外部元件以支持IMU感測器的電路設計。

4、LED模塊

OpenMV平台採用了數碼漸變RGB LED模塊，通常由三種顏色LED組成，即紅（R）綠（G）藍（B）。通過在某些LED上提供不同的電壓水平，可以產生所需的顏色。採用RGB LED模塊可以滿足OpenMV在運作過程中所需的各種指示燈顯示。

在原理圖中，LED模塊直接連接至主控晶元的GPIO引腳，可直接控制顏色、亮度和閃爍頻率等參數。

5、其他器件模塊

OpenMV平台還集成了其他一些器件模塊，如microSD卡槽、高保真音頻輸出器、收音機模塊等。它們通過SPI匯流排、I²S3介面、I²C3介面和其他GPIO埠介面等連接到主控晶元上，用於提供額外的存儲、音頻輸出和收音等功能。

三、OpenMV電路板選型思考

OpenMV的硬體設計採用模塊化布局，主要是為了便於用戶的操作和管理，過程中沒有任何點對點直接連接和複雜的硬體結構，這可能有助於在產品維護方面節省資源和時間。

四、結論

本文主要從硬體角度對OpenMV的原理圖進行詳解，通過分析OpenMV的系統結構和器件模塊，我們可以更好地理解機器視覺方面的技術及其實現方式。同時，也可以更好地評估OpenMV平台的應用範圍和性能優劣。

原創文章，作者：PEDIB，如若轉載，請註明出處：https://www.506064.com/zh-tw/n/372987.html