每年的這個時候，總能看到許多為畢業(yè)設計而發(fā)愁的同學。大家手里握著熟悉的STM32，知道它性能強大、控制精準，是完成畢設的可靠伙伴，但恰恰因為這份“可靠”，反而讓選題變得困難——能做的東西似乎都被人做過了，怎樣才能讓項目既有技術含量，又有些新意，足以讓人眼前一亮呢？

我們意識到，問題的關鍵或許不在于STM32本身，而在于如何為它加點“料”——如何讓它與更前沿的技術結合起來。如今，“萬物互聯(lián)”與“人工智能”已不再是遙遠的概念，它們正越來越多地出現(xiàn)在實際應用中。那么，何不讓我們的STM32項目，也嘗試具備聯(lián)網(wǎng)、上云，甚至一點簡單的“思考”能力？

這個想法，正是我們籌劃這一系列分享的初衷。我們希望能為你們的畢業(yè)設計，提供一些不同的思路和具體的參考，增加一些創(chuàng)新點。在接下來的時間里，我們會陸續(xù)帶來從易上手的AI趣味小應用，到綜合性項目的講解，包括13個AI入門應用項目、2個小智AI項目、3個LVGL綜合項目、一個AI桌寵機器狗，以及那個經(jīng)典的、國民級嵌入式項目——AI智能小車。

本篇就讓我們從這個系列開始，先從13個AI入門應用講起。項目本身不復雜，但它能讓你直觀地感受到，當STM32和AI技術結合起來后，能實現(xiàn)哪些不一樣的功能。

《AI智能桌面伙伴》

01 項目應用場景

• 人機交互新方式
• 趣味智能桌面助手
• 姿態(tài)識別應用場景

02 項目功能

本項目實現(xiàn)了基于姿態(tài)識別的擬人化語音交互系統(tǒng)。用戶通過語音指令（"你現(xiàn)在什么狀態(tài)啊"、"你現(xiàn)在在干嘛啊"）查詢設備狀態(tài)，STM32通過QMI8658六軸姿態(tài)傳感器采集加速度/角速度數(shù)據(jù)，計算歐拉角，根據(jù)角度閾值判斷設備姿態(tài)（躺著/站著/倒立/左倒/右倒）。ESP32接收姿態(tài)編碼，映射為擬人化狀態(tài)，生成趣味語音反饋。系統(tǒng)采用雙芯架構：ESP32負責語音交互，STM32負責姿態(tài)識別和編碼。整個系統(tǒng)實現(xiàn)了從姿態(tài)感知、狀態(tài)判斷到擬人化反饋的完整交互流程，賦予設備擬人化性格，增強用戶交互體驗。

03 項目硬件平臺

主硬件平臺：華清遠見F103&ESP32-S3 AI開發(fā)板（板載麥克風、揚聲器、6軸姿態(tài)傳感器）+2.8寸顯示屏。

關于華清遠見F103&ESP32-S3 AI開發(fā)板：

這是一款能讓你的STM32項目瞬間擁有聯(lián)網(wǎng)和AI能力的雙核開發(fā)板，集成了STM32F103和ESP32-S3。兩個核心都可以獨立運行，也可以協(xié)同工作。對于初學者來說，你可以把它當成兩塊板子來分別學習（STM32F103開發(fā)板+ESP32-S3開發(fā)板）。對于項目實戰(zhàn)來說，可以讓它們分工合作——ESP32作為“AI大腦”，STM32作為“控制雙手”，低成本實現(xiàn)更復雜、更穩(wěn)定的高級應用。

04 項目實現(xiàn)關鍵點

1.姿態(tài)傳感器數(shù)據(jù)采集 ：通過I2C接口（PB6/SCL，PB7/SDA）讀取QMI8658的3軸加速度和角速度

2.歐拉角計算 ：使用IMU算法將原始數(shù)據(jù)轉換為Yaw/Pitch/Roll歐拉角（單位：度）

3.姿態(tài)判斷閾值 ：

- 躺平：俯仰角和橫滾角絕對值<30度

- 倒立：俯仰角與88度差值<20度

- 站立：俯仰角與-88度差值<20度

- 左倒：橫滾角與-80度差值<50度

- 右倒：橫滾角與80度差值<50度

4.雙芯通信協(xié)議 ：9字節(jié)固定幀格式，支持姿態(tài)查詢指令(0x17)，數(shù)據(jù)域4=姿態(tài)編碼

5.擬人化反饋生成 ：根據(jù)姿態(tài)生成趣味語音，如：

- 站立→"我現(xiàn)在正站著呢，精神抖擻～隨時聽你吩咐"

- 左倒→"我現(xiàn)在向左倒啦，有點暈乎乎的，扶我一下？"

- 倒立→"我在倒立哦，腦袋充血啦，快讓我正過來～"

05 涉及學習技術點

- 6軸傳感器數(shù)據(jù)采集

- 歐拉角計算

- 姿態(tài)識別算法

- 數(shù)據(jù)映射與轉換

- 雙芯架構任務分工

- 串口通信協(xié)議設計

- 語音交互與擬人化反饋

06 項目實現(xiàn)原理

1. 硬件原理

首先打開【華清遠見_F103&ESP32-S3 AI開發(fā)板資料V1.0\05_硬件圖紙\ 1.F103&ESP32-S3 AI開發(fā)板原理圖V4.3】，根據(jù)原理圖查看六軸傳感器電路。

上圖可以看出連接傳感器的I2C引腳為PB7和PB6，引腳定義如下表：

2. 雙芯通信原理（ESP32 為主機，STM32 為從機）

采用9 字節(jié)固定幀格式，幀結構與解析邏輯如下：

3. STM32 端姿態(tài)識別與編碼

傳感器數(shù)據(jù)解析：通過I2C讀取 QMI8658A 的橫滾角和俯仰角對當前設備姿態(tài)進行判斷。

姿態(tài)判斷閾值：

定義不同姿態(tài)的角度閾值（躺平30 度倒立 20 度、站立 20 度、側倒 50 度），依據(jù) 俯仰角 和 橫滾角度值判斷物體當前姿態(tài)：

• 當俯仰角和橫滾角的絕對值均小于躺平閾值時，判定為躺平狀態(tài)；
• 當俯仰角與88 度的差值小于倒立閾值時，判定為倒立狀態(tài)；
• 當俯仰角與- 88 度的差值小于站立閾值時，判定為站立狀態(tài)；
• 當橫滾角與- 80 度的差值小于側倒閾值時，判定為左側倒狀態(tài)；
• 當橫滾角與80 度的差值小于側倒閾值時，判定為右側倒狀態(tài)。

4. ESP32 端姿態(tài)映射與反饋

編碼到狀態(tài)映射：建立字典{1:"躺著",2:"站立",3:"倒立",4:"左倒",5:"右倒"}，將 STM32 返回的編碼轉換為文字描述；

擬人化反饋生成：根據(jù)狀態(tài)隨機生成趣味文案，

示例：

• 站立→“我現(xiàn)在正站著呢，精神抖擻～隨時聽你吩咐” 或 “目前是站立狀態(tài)，腰桿挺得筆直哦”；
• 左倒→“我現(xiàn)在向左倒啦，有點暈乎乎的，扶我一下？” 或 “正往左傾斜呢，感覺要摔倒啦～”；
• 倒立→“我在倒立哦，腦袋充血啦，快讓我正過來～” 或 “現(xiàn)在是倒立狀態(tài)，世界都是倒著的哈哈”。

07 項目實現(xiàn)步驟

完整的實驗步驟目錄如下圖。

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08 硬件平臺詳細介紹

《AI智能桌面伙伴》項目硬件平臺是華清遠見STM32F103&ESP32-S3 AIoT開發(fā)板。

開發(fā)板簡介

F103&ESP32-S3 AI 開發(fā)板是華清遠見針對嵌入式與 AI 開發(fā)市場需求，打造的高性能、低成本AIoT實戰(zhàn)平臺。該開發(fā)板采用雙核心設計，整合了STM32F103與ESP32-S3兩款芯片：以ESP32-S3作為AI中樞，承擔視覺識別、語音交互及 WiFi/BLE 無線通信任務；以STM32F103作為控制核心，實現(xiàn)實時運動控制與多傳感器數(shù)據(jù)融合，二者通過 UART 總線無縫協(xié)同，形成 “AI 決策 + 實時執(zhí)行” 的高效工作模式。

相較于僅使用STM32F103的方案，這一架構提升了系統(tǒng)整體性能，同時擴展了板載資源與外設接口，為更多AI及物聯(lián)網(wǎng)應用的拓展提供了便利。為了方便實戰(zhàn)練手，我們?yōu)樵撈脚_配套了多種硬件模塊及20個實戰(zhàn)項目，涵蓋13個AI基礎應用項目、2個小智AI項目、3個LVGL物聯(lián)網(wǎng)應用，以及AI桌寵機器狗和AI智能車各1個。所有項目均基于STM32F103與ESP32-S3協(xié)同開發(fā)，“學完就能用”，助你快速打造硬核作品，輕松開發(fā)智能AIoT應用。相關資料持續(xù)更新中，后臺私信領取。

STM32 與 ESP32 是單片機入門經(jīng)典 MCU，技術普及度、生態(tài)完整性和商業(yè)應用優(yōu)勢顯著。STM32 擅長精準控制，是工業(yè)與教育首選；ESP32 及升級版 S3 主打物聯(lián)網(wǎng)，集成聯(lián)網(wǎng)與 AI 能力，廣泛應用于 AIoT 終端。二者高度互補，所以我們提倡“雙核學習路徑”，從入門到綜合項目實戰(zhàn) ，建議先通過 STM32 夯實通用 MCU 開發(fā)基礎，再用 ESP32 拓展物聯(lián)網(wǎng)等開發(fā)能力，掌握后可提升技術廣度與就業(yè)競爭力，實現(xiàn) 1+1>2，這也是雙核心開發(fā)板的教學設計初衷。

對于STM32/ESP32開發(fā)感興趣的朋友，歡迎關注~！本開發(fā)板也非常適用于高校嵌入式與AI教學、學生畢業(yè)設計、競賽項目、個人學習及項目開發(fā)。

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