每年的這個(gè)時(shí)候，總能看到許多為畢業(yè)設(shè)計(jì)而發(fā)愁的同學(xué)。大家手里握著熟悉的STM32，知道它性能強(qiáng)大、控制精準(zhǔn)，是完成畢設(shè)的可靠伙伴，但恰恰因?yàn)檫@份“可靠”，反而讓選題變得困難——能做的東西似乎都被人做過(guò)了，怎樣才能讓項(xiàng)目既有技術(shù)含量，又有些新意，足以讓人眼前一亮呢？

我們意識(shí)到，問(wèn)題的關(guān)鍵或許不在于STM32本身，而在于如何為它加點(diǎn)“料”——如何讓它與更前沿的技術(shù)結(jié)合起來(lái)。如今，“萬(wàn)物互聯(lián)”與“人工智能”已不再是遙遠(yuǎn)的概念，它們正越來(lái)越多地出現(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用中。那么，何不讓我們的STM32項(xiàng)目，也嘗試具備聯(lián)網(wǎng)、上云，甚至一點(diǎn)簡(jiǎn)單的“思考”能力？

這個(gè)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(shè)計(jì)，提供一些不同的思路和具體的參考，增加一些創(chuàng)新點(diǎn)。在接下來(lái)的時(shí)間里，我們會(huì)陸續(xù)帶來(lái)從易上手的AI趣味小應(yīng)用，到綜合性項(xiàng)目的講解，包括13個(gè)AI入門(mén)應(yīng)用項(xiàng)目、2個(gè)小智AI項(xiàng)目、3個(gè)LVGL綜合項(xiàng)目、一個(gè)AI桌寵機(jī)器狗，以及那個(gè)經(jīng)典的、國(guó)民級(jí)嵌入式項(xiàng)目——AI智能小車(chē)。

本篇我們講解13個(gè)AI入門(mén)應(yīng)用項(xiàng)目之一。這個(gè)項(xiàng)目本身不復(fù)雜，但它能讓你直觀地感受到，當(dāng)STM32和AI技術(shù)結(jié)合起來(lái)后，能實(shí)現(xiàn)哪些不一樣的功能。

《AI語(yǔ)音校時(shí)器》

01 項(xiàng)目應(yīng)用場(chǎng)景

• 離線設(shè)備時(shí)間同步
• 智能家居時(shí)間管理

02 項(xiàng)目功能

本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了基于語(yǔ)音交互的智能時(shí)間校準(zhǔn)系統(tǒng)。系統(tǒng)采用雙芯分工架構(gòu)：ESP32-S3負(fù)責(zé)語(yǔ)音交互和WiFi連接，STM32負(fù)責(zé)控制外部RTC芯片（PCF85063A）讀寫(xiě)時(shí)間。系統(tǒng)支持兩類(lèi)指令路徑：A/B指令（如"現(xiàn)在幾點(diǎn)了"）由ESP32直接調(diào)用AI大模型返回NTP網(wǎng)絡(luò)時(shí)間；C/D指令（如"讀取開(kāi)發(fā)板本地時(shí)間"、"校準(zhǔn)開(kāi)發(fā)板RTC"）需雙芯交互，ESP32獲取網(wǎng)絡(luò)時(shí)間后與STM32的RTC時(shí)間比對(duì)，如果有誤差將校準(zhǔn)時(shí)間。整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了從語(yǔ)音喚醒到時(shí)間查詢(xún)/校準(zhǔn)再到語(yǔ)音反饋的完整閉環(huán)功能。

03 項(xiàng)目硬件平臺(tái)

主硬件平臺(tái)：華清遠(yuǎn)見(jiàn)F103&ESP32-S3 AI開(kāi)發(fā)板（板載PCF85063ARTC時(shí)鐘芯片、麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器）+2.8寸顯示屏

關(guān)于華清遠(yuǎn)見(jiàn)F103&ESP32-S3 AI開(kāi)發(fā)板：

這是一款能讓你的STM32項(xiàng)目瞬間擁有聯(lián)網(wǎng)和AI能力的雙核開(kāi)發(fā)板，集成了STM32F103和ESP32-S3。兩個(gè)核心都可以獨(dú)立運(yùn)行，也可以協(xié)同工作。對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，你可以把它當(dāng)成兩塊板子來(lái)分別學(xué)習(xí)（STM32F103開(kāi)發(fā)板+ESP32-S3開(kāi)發(fā)板）。對(duì)于項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)來(lái)說(shuō)，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(shí)現(xiàn)更復(fù)雜、更穩(wěn)定的高級(jí)應(yīng)用。

04 項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵點(diǎn)

1. 雙芯通信協(xié)議 ：9字節(jié)固定幀格式，支持查詢(xún)(0x02)和校準(zhǔn)(0x03)兩類(lèi)RTC指令

2. RTC芯片控制 ：STM32通過(guò)I2C接口初始化、配置PCF85063A，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)制時(shí)間讀寫(xiě)

3. NTP時(shí)間獲取 ：ESP32連接WiFi后獲取標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（年、月、日、時(shí)、分、秒）

4. 時(shí)間誤差比對(duì) ：計(jì)算網(wǎng)絡(luò)時(shí)間與本地時(shí)間差值，決定是否需要校準(zhǔn)

5. 指令分類(lèi)處理 ：區(qū)分直接AI處理指令與需要雙芯交互的指令，優(yōu)化系統(tǒng)響應(yīng)速度

05 涉及學(xué)習(xí)技術(shù)點(diǎn)

- RTC芯片控制技術(shù)

- I2C通信協(xié)議

- WiFi連接與NTP協(xié)議

- 雙芯架構(gòu)任務(wù)分工

- 串口通信協(xié)議設(shè)計(jì)

- 語(yǔ)音交互與指令分類(lèi)處理

- 時(shí)間數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

06 項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)原理

1. 硬件原理

首先打開(kāi)【華清遠(yuǎn)見(jiàn)_F103&ESP32-S3 AI開(kāi)發(fā)板資料V1.0\05_硬件圖紙\ 1.F103&ESP32-S3 AI開(kāi)發(fā)板原理圖V4.3】，根據(jù)原理圖查看地磁傳感器電路。

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：

外部RTC芯片引腳功能如下圖所示：

2. 雙芯通信原理（ESP32-S3 為主機(jī)，STM32 為從機(jī)）

采用9字節(jié)固定幀格式，支持 “查詢(xún)本地 RTC”（0x02）與 “校準(zhǔn) RTC”（0x03）兩類(lèi)指令，具體邏輯如下：

1）查詢(xún)本地RTC時(shí)間（命令類(lèi)型 0x02）

• ESP32→STM32 查詢(xún)幀：

幀結(jié)構(gòu)：0xAA 0x00 0x02 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0xAC

解析：幀頭（0xAA）+ 命令地址（0x00）+ 命令類(lèi)型（0x02，查詢(xún) RTC）+ 數(shù)據(jù)域（暫填 0x00）+ 校驗(yàn)和（0xAA+0x00+0x02+5 個(gè) 0x00=0xAC）。

• STM32→ESP32 返回幀：

示例幀：0xAA 0x00 0x02 0x19 0x09 0x08 0x0B 0x02 0xE3

解析：數(shù)據(jù)域0~4 分別對(duì)應(yīng) “年（0x19=25 年）、月（0x09=9 月）、日（0x08=8 日）、時(shí)（0x0B=11 時(shí)）、分（0x02=2 分）”，校驗(yàn)和 = 0xAA+0x00+0x02+0x19+0x09+0x08+0x0B+0x02=0xE3（低 8 位）。

2）校準(zhǔn)本地RTC時(shí)間（命令類(lèi)型 0x03）

• ESP32→STM32 校準(zhǔn)幀：

示例幀：0xAA 0x00 0x03 0x19 0x09 0x08 0x0B 0x09 0xEB

解析：命令類(lèi)型0x03（校準(zhǔn) RTC），數(shù)據(jù)域填入 NTP 獲取的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間（年 0x19、月 0x09、日 0x08、時(shí) 0x0B、分 0x09），校驗(yàn)和 = 0xAA+0x00+0x03+0x19+0x09+0x08+0x0B+0x09=0xEB。

• STM32→ESP32 確認(rèn)幀：

幀結(jié)構(gòu)：0xAA 0x00 0x03 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0xAD

解析：STM32 接收校準(zhǔn)指令并更新 RTC 后，返回空數(shù)據(jù)域確認(rèn)幀，校驗(yàn)和 = 0xAA+0x00+0x03+5 個(gè) 0x00=0xAD。

3.語(yǔ)音交互與指令處理原理

指令分類(lèi)處理邏輯

4. RTC 時(shí)間控制與 WiFi 校準(zhǔn)原理

1)本地RTC控制（STM32端）

STM32通過(guò) I2C 接口與PCF85063A通信，初始化時(shí)讀取RTC當(dāng)前時(shí)間并保存；

接收ESP32查詢(xún)指令（0x02）時(shí)，將當(dāng)前時(shí)間按 “年 - 月 - 日 - 時(shí) - 分” 格式填入返回幀；

接收ESP32校準(zhǔn)指令（0x03）時(shí)，解析數(shù)據(jù)域的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間，寫(xiě)入 PCF85063A 并更新本地緩存，隨后返回確認(rèn)幀。

2)WiFi時(shí)間獲取與校準(zhǔn)（ESP32端）

ESP32喚醒后，若需處理 A/B/D 指令，自動(dòng)連接預(yù)設(shè) WiFi，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（年、月、日、時(shí)、分、秒）；

處理D指令時(shí)，ESP32 將 NTP 時(shí)間與 STM32 返回的本地 RTC 時(shí)間比對(duì)：若誤差＞1 分鐘，發(fā)送校準(zhǔn)幀；若誤差≤1 分鐘，直接反饋 “本地時(shí)間與網(wǎng)絡(luò)時(shí)間一致，無(wú)需校準(zhǔn)”；

處理A/B 指令時(shí)，ESP32 將網(wǎng)絡(luò)時(shí)間傳入 AI 大模型，由 AI 生成自然語(yǔ)言反饋（如 “現(xiàn)在是 2025 年 9 月 8 日 11 時(shí) 09 分”）。

07 項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)步驟

完整的實(shí)驗(yàn)步驟目錄如下圖。

后臺(tái)私信（備注：AI語(yǔ)音校時(shí)器），免費(fèi)領(lǐng)取項(xiàng)目完整文檔、源碼。

08 硬件平臺(tái)詳細(xì)介紹

《AI語(yǔ)音校時(shí)器》項(xiàng)目硬件平臺(tái)是華清遠(yuǎn)見(jiàn)STM32F103&ESP32-S3 AIoT開(kāi)發(fā)板。

開(kāi)發(fā)板簡(jiǎn)介

F103&ESP32-S3 AI 開(kāi)發(fā)板是華清遠(yuǎn)見(jiàn)針對(duì)嵌入式與 AI 開(kāi)發(fā)市場(chǎng)需求，打造的高性能、低成本AIoT實(shí)戰(zhàn)平臺(tái)。該開(kāi)發(fā)板采用雙核心設(shè)計(jì)，整合了STM32F103與ESP32-S3兩款芯片：以ESP32-S3作為AI中樞，承擔(dān)視覺(jué)識(shí)別、語(yǔ)音交互及 WiFi/BLE 無(wú)線通信任務(wù)；以STM32F103作為控制核心，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制與多傳感器數(shù)據(jù)融合，二者通過(guò) UART 總線無(wú)縫協(xié)同，形成 “AI 決策 + 實(shí)時(shí)執(zhí)行” 的高效工作模式。

相較于僅使用STM32F103的方案，這一架構(gòu)提升了系統(tǒng)整體性能，同時(shí)擴(kuò)展了板載資源與外設(shè)接口，為更多AI及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的拓展提供了便利。為了方便實(shí)戰(zhàn)練手，我們?yōu)樵撈脚_(tái)配套了多種硬件模塊及20個(gè)實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目，涵蓋13個(gè)AI基礎(chǔ)應(yīng)用項(xiàng)目、2個(gè)小智AI項(xiàng)目、3個(gè)LVGL物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，以及AI桌寵機(jī)器狗和AI智能車(chē)各1個(gè)。所有項(xiàng)目均基于STM32F103與ESP32-S3協(xié)同開(kāi)發(fā)，“學(xué)完就能用”，助你快速打造硬核作品，輕松開(kāi)發(fā)智能AIoT應(yīng)用。相關(guān)資料持續(xù)更新中，可以在文章末尾掃碼領(lǐng)取。

STM32 與 ESP32 是單片機(jī)入門(mén)經(jīng)典 MCU，技術(shù)普及度、生態(tài)完整性和商業(yè)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)顯著。STM32 擅長(zhǎng)精準(zhǔn)控制，是工業(yè)與教育首選；ESP32 及升級(jí)版 S3 主打物聯(lián)網(wǎng)，集成聯(lián)網(wǎng)與 AI 能力，廣泛應(yīng)用于 AIoT 終端。二者高度互補(bǔ)，所以我們提倡“雙核學(xué)習(xí)路徑” ，從入門(mén)到綜合項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)，建議先通過(guò) STM32 夯實(shí)通用 MCU 開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)，再用 ESP32 拓展物聯(lián)網(wǎng)等開(kāi)發(fā)能力，掌握后可提升技術(shù)廣度與就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn) 1+1>2，這也是雙核心開(kāi)發(fā)板的教學(xué)設(shè)計(jì)初衷。

對(duì)于STM32/ESP32開(kāi)發(fā)感興趣的朋友，歡迎關(guān)注~！本開(kāi)發(fā)板也非常適用于高校嵌入式與AI教學(xué)、學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)、競(jìng)賽項(xiàng)目、個(gè)人學(xué)習(xí)及項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。

后臺(tái)私信備注“AIoT開(kāi)發(fā)板”，免費(fèi)領(lǐng)取開(kāi)發(fā)板教程/源碼。