每年的這個時候，總能看到許多為畢業(yè)設(shè)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(shè)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(shù)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(guān)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(shù)結(jié)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(yīng)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(shè)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(yīng)用，到綜合性項目的講解，包括13個AI入門應(yīng)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。

本篇我們講解13個AI入門應(yīng)用項目之一。這個項目本身不復(fù)雜，但它能讓你直觀地感受到，當STM32和AI技術(shù)結(jié)合起來后，能實現(xiàn)哪些不一樣的功能。

《AI語音校時器》

01 項目應(yīng)用場景

• 離線設(shè)備時間同步
• 智能家居時間管理

02 項目功能

本項目實現(xiàn)了基于語音交互的智能時間校準系統(tǒng)。系統(tǒng)采用雙芯分工架構(gòu)：ESP32-S3負責語音交互和WiFi連接，STM32負責控制外部RTC芯片（PCF85063A）讀寫時間。系統(tǒng)支持兩類指令路徑：A/B指令（如"現(xiàn)在幾點了"）由ESP32直接調(diào)用AI大模型返回NTP網(wǎng)絡(luò)時間；C/D指令（如"讀取開發(fā)板本地時間"、"校準開發(fā)板RTC"）需雙芯交互，ESP32獲取網(wǎng)絡(luò)時間后與STM32的RTC時間比對，如果有誤差將校準時間。整個系統(tǒng)實現(xiàn)了從語音喚醒到時間查詢/校準再到語音反饋的完整閉環(huán)功能。

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PCF85063ARTC時鐘芯片、麥克風、揚聲器）+2.8寸顯示屏

關(guān)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(fù)雜、更穩(wěn)定的高級應(yīng)用。

04 項目實現(xiàn)關(guān)鍵點

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

2. RTC芯片控制 ：STM32通過I2C接口初始化、配置PCF85063A，實現(xiàn)24小時制時間讀寫

3. NTP時間獲取 ：ESP32連接WiFi后獲取標準時間（年、月、日、時、分、秒）

4. 時間誤差比對 ：計算網(wǎng)絡(luò)時間與本地時間差值，決定是否需要校準

5. 指令分類處理 ：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 涉及學習技術(shù)點

- 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

- 語音交互與指令分類處理

- 時間數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

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，STM32 為從機）

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

1）查詢本地RTC時間（命令類型 0x02）

• ESP32→STM32 查詢幀：

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

解析：幀頭（0xAA）+ 命令地址（0x00）+ 命令類型（0x02，查詢 RTC）+ 數(shù)據(jù)域（暫填 0x00）+ 校驗和（0xAA+0x00+0x02+5 個 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 分別對應(yīng) “年（0x19=25 年）、月（0x09=9 月）、日（0x08=8 日）、時（0x0B=11 時）、分（0x02=2 分）”，校驗和 = 0xAA+0x00+0x02+0x19+0x09+0x08+0x0B+0x02=0xE3（低 8 位）。

2）校準本地RTC時間（命令類型 0x03）

• ESP32→STM32 校準幀：

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

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

• STM32→ESP32 確認幀：

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

解析：STM32 接收校準指令并更新 RTC 后，返回空數(shù)據(jù)域確認幀，校驗和 = 0xAA+0x00+0x03+5 個 0x00=0xAD。

3.語音交互與指令處理原理

指令分類處理邏輯

4. RTC 時間控制與 WiFi 校準原理

1)本地RTC控制（STM32端）

STM32通過 I2C 接口與PCF85063A通信，初始化時讀取RTC當前時間并保存；

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

接收ESP32校準指令（0x03）時，解析數(shù)據(jù)域的網(wǎng)絡(luò)時間，寫入 PCF85063A 并更新本地緩存，隨后返回確認幀。

2)WiFi時間獲取與校準（ESP32端）

ESP32喚醒后，若需處理 A/B/D 指令，自動連接預(yù)設(shè) WiFi，通過網(wǎng)絡(luò)獲取標準時間（年、月、日、時、分、秒）；

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

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

07 項目實現(xiàn)步驟

完整的實驗步驟目錄如下圖。

后臺私信（備注：AI語音校時器），免費領(lǐng)取項目完整文檔、源碼。

08 硬件平臺詳細介紹

《AI語音校時器》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(shè)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(wù)；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(gòu)提升了系統(tǒng)整體性能，同時擴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(chǔ)應(yīng)用項目、2個小智AI項目、3個LVGL物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(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 是單片機入門經(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(yīng)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(chǔ)，再用 ESP32 拓展物聯(lián)網(wǎng)等開發(fā)能力，掌握后可提升技術(shù)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(shè)計初衷。

對于STM32/ESP32開發(fā)感興趣的朋友，歡迎關(guān)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(shè)計、競賽項目、個人學習及項目開發(fā)。

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