九章验证板——智能家居项目

小安AI · 3 小时前

[i=s] 本帖最后由 XEMOWO 于 2026-7-17 14:25 编辑 [/i]

🏠 XEMOWO emMCP-Home

基于 STM32 + emMCP 的 AI 智能家居控制终端

项目地址：https://gitee.com/xemowo/emmcp-home

📢 一句话介绍：通过 AI 语音/文本对话，自然地控制空调、灯带、继电器等红外和有线外设。MCU 通过 MCP 协议（Model Context Protocol） 将硬件外设注册为 AI 可调用的工具，实现"说句话就控制家电"。

_{▲ emMCP-Home 硬件实物}

🛠 硬件平台

本项目基于安信可 九章验证板 (9Mod-MCPBoard) 开发。

九章验证板是安信可推出的 Ai-MCU 开源验证平台，搭载 STM32F103CBTx 主控，板载 SHT30 温湿度传感器、CH224K USB PD 受电、WS2812B 灯带接口、SSD1306 OLED 接口、红外收发等外设，原生支持 emMCP 框架，是 AI+MCU 快速原型验证的理想选择。

📖 九章验证板官方文档

✨ 核心特性

🛠 硬件清单

序号	模块	型号	接口	功能
1	主控	STM32F103CBTx	—	ARM Cortex-M3, 128KB Flash, 20KB RAM
2	AI 模组	AiPi-PalChatV1	UART2 @ 115200	AI 语音交互 + MCP 协议通信
3	OLED 屏	SSD1306 128×64	SPI1	9 页信息显示 + 猫咪动画
4	字库芯片	GT20L16S	SPI1 (共享)	GB2312 中文字库 ROM
5	温湿度	SHT30-DIS	I²C (软)	±0.2°C 温度, ±2%RH 湿度
6	PD 受电	CH224K	I²C (软)	USB PD/PPS 快充, 5-28V
7	灯带	WS2812B ×60	TIM1 CH4 PWM+DMA	可寻址 RGB LED
8	红外模块	HXD039B2-MML	UART3 @ 57600	红外学习 + 空调控制
9	毫米波雷达	Rd-03L_V2	GPIO PA8	24GHz 人体存在检测
10	继电器	SRD-05VDC	GPIO PB5	开关量输出
11	按键	轻触开关 ×2	GPIO PB4, PB8	OLED 翻页控制
12	调试器	ST-Link V2	SWD	烧录 + 调试

🔌 引脚连接


                      STM32F103CBTx                          
                                                            
  SPI1 ──────┬── MOSI (PA7)  ─── SSD1306 OLED (DIN)        
             ├── SCK  (PA5)  ─── SSD1306 OLED (CLK)        
             ├── CS1  (PA4)  ─── SSD1306 OLED (CS)          
             └── CS2  (PA3)  ─── GT20L16S 字库 (CS)         
                                                             
  USART1 ─── TX (PA9) / RX (PA10) ─── 调试串口 (115200)     
  USART2 ─── TX (PA2) / RX (PA3) ─── AI 模组 UART-MCP       
  USART3 ─── TX (PB10)/ RX (PB11)── HXD039B2 红外模块 (57600) 
                                                             
  I²C (软) ── SDA (PB6) / SCL (PB7) ─── SHT3x + CH224      
                                                             
  PWM+DMA ── TIM1 CH4 (PA11) ──── WS2812B 灯带 DIN          
                                                             
  GPIO ────┬── PA8  ─── Rd-03L_V2 雷达 OT1 (人体存在)       
           ├── PB5  ─── 继电器控制                           
           ├── PB4  ─── 按键 UP (上翻页)                     
           ├── PB8  ─── 按键 DOWN (下翻页)                   
           └── PB1  ─── HXD039B2 BUSY (红外忙检测)           
                                                             
  SWD ─────── SWDIO / SWCLK ─── ST-Link V2 调试器

🏗 软件架构

输入图片说明

🎮 OLED 界面

9 页信息显示，双按键 (UP/DOWN) 翻页：

页码	标题	内容
1/9	🖥 系统	项目名 / 作者 / 公司 / SHT3x 状态
2/9	🌡 温度	实时温度数值 (精度 0.1°C)
3/9	💧 湿度	实时湿度数值 (精度 0.1%)
4/9	📊 任务监控	FreeRTOS 任务名 / 状态 / 优先级 / 栈余量 (自动轮播)
5/9	📡 UART 数据	AI 模组串口原始数据实时滚动显示
6/9	🤖 AI 模块	AI 事件状态 / WiFi 连接状态 / MCP 文本滚动
7/9	🐱 猫咪动画	28 帧像素猫咪动画 (可选启用，~28KB Flash)
8/9	🔧 MCP 工具	已注册工具列表 + 描述 (自动轮播)
9/9	📡 红外学习	学习状态 / 码组显示 / 按键触发学习

💡 交互提示：进入第 9 页自动开始红外学习；进入第 8 页自动触发红外学习复位。

📸 OLED 实拍

屏幕 1 — 系统信息	屏幕 2 — 温度	屏幕 3 — 湿度


屏幕 4 — 任务监控	屏幕 5 — UART 数据	屏幕 6 — AI 模块


屏幕 7 — 猫咪动画	屏幕 8 — MCP 工具	屏幕 9 — 红外学习

📸 MCP 交互流程

输入图片说明

🤖 MCP 工具

项目向 AI 模组注册了 4 个 MCP 工具，每个工具都有完整的 JSON Schema 定义：

1. ACSwitch — 空调开关

{
  "name": "ACSwitch",
  "description": "空调开关控制工具，用于查询和设置空调的开关状态",
  "inputSchema": {
    "properties": {
      "enabled": {
        "description": "用于控制空调打开和关闭",
        "type": "boolean"
      }
    }
  }
}

支持操作：set (开关) / check (查询状态)

2. temperature — 温度调节

{
  "name": "temperature",
  "description": "温度调节工具，用于设置空调目标温度",
  "inputSchema": {
    "properties": {
      "value": {
        "description": "温度值，范围16到31度",
        "type": "number"
      }
    }
  }
}

3. acmode — 模式调节

{
  "name": "acmode",
  "description": "模式调节工具，用于切换空调运行模式",
  "inputSchema": {
    "properties": {
      "value": {
        "description": "运行模式：auto自动 cool制冷 dry除湿 fan送风 heat制热",
        "type": "string"
      }
    }
  }
}

4. ledstrip — 灯带控制

{
  "name": "ledstrip",
  "description": "WS2812灯带开关、颜色和亮度控制",
  "inputSchema": {
    "properties": {
      "mode": { "type": "string", "description": "on打开/off关闭/set设置/query查询状态" },
      "r":    { "type": "number", "description": "红色分量 0-255" },
      "g":    { "type": "number", "description": "绿色分量 0-255" },
      "b":    { "type": "number", "description": "蓝色分量 0-255" },
      "brightness": { "type": "number", "description": "亮度 0-100" }
    }
  }
}

对话示例

用户:   "把空调打开，调到 26 度制冷模式"
AI:     → ACSwitch.set({enabled: true})
        → temperature.set({value: 26})
        → acmode.set({value: "cool"})
MCU:    → 红外发射: 开机 + 26°C + 制冷
        → OLED 更新显示

用户:   "把灯带调成暖黄色，亮度 50%"
AI:     → ledstrip.set({mode: "set", r: 255, g: 180, b: 50, brightness: 50})
MCU:    → WS2812 全灯变色

用户:   "我离开房间了"
AI:     → 不操作 (雷达自动关灯，无需 AI 干预)
MCU:    → Rd-03L 检测无人 → 5 秒后自动熄灯

📂 项目结构

XEMOWO_TEST12_MX/
├── Core/
│   ├── Inc/                        # 头文件 (HAL 配置、FreeRTOS 配置)
│   │   ├── main.h                  #   主程序头文件
│   │   ├── gpio.h / dma.h / spi.h  #   外设初始化声明
│   │   ├── tim.h / usart.h         #   定时器/串口声明
│   │   ├── FreeRTOSConfig.h        #   FreeRTOS 配置
│   │   └── stm32f1xx_hal_conf.h    #   HAL 模块裁剪
│   └── Src/                        # 源文件
│       ├── main.c                  #   入口: 时钟配置 + 外设初始化
│       ├── freertos.c              #   ★ 核心: 任务 + MCP 工具 + UI
│       ├── gpio.c / dma.c / spi.c  #   外设 HAL 初始化
│       ├── tim.c / usart.c         #   定时器/串口 HAL 初始化
│       ├── stm32f1xx_it.c          #   中断服务函数
│       └── stm32f1xx_hal_msp.c     #   HAL MSP 层
├── components/                     # ★ 外设驱动组件库
│   ├── SHT3x/                      #   SHT3x 温湿度传感器驱动
│   ├── SSD1306/                    #   SSD1306 OLED 显示驱动
│   │   └── gt20l16s/               #   GT20L16S 中文字库芯片驱动
│   ├── ws2812/                     #   WS2812B 灯带驱动 + 色彩数学库
│   ├── ch224/                      #   CH224 USB PD 控制器驱动
│   ├── hxd039b2/                   #   HXD039B2 红外串口模块驱动
│   ├── radar/                      #   Rd-03L_V2 毫米波雷达驱动
│   ├── relay/                      #   继电器 GPIO 驱动
│   ├── log/                        #   彩色日志系统
│   ├── emMCP_config.h              #   emMCP 框架配置文件
│   ├── salary_cat_frames.h         #   猫咪像素动画数据 (28 帧)
│   └── CMakeLists.txt              #   组件库构建
├── Bsp/                            # 板级支持包
│   ├── spi/                        #   SPI 硬件驱动 (含 DMA)
│   ├── i2c/                        #   I²C 软件模拟驱动
│   ├── delay/                      #   微秒/毫秒延时
│   └── pwm_dma/                    #   WS2812 PWM+DMA 底层驱动
├── Drivers/                        # STM32 官方驱动
│   ├── CMSIS/                      #   Core + Device (ST)
│   └── STM32F1xx_HAL_Driver/       #   HAL 库
├── Middlewares/                    # 第三方中间件
│   └── Third_Party/FreeRTOS/       #   FreeRTOS 内核
├── cmake/                          # CMake 构建配置
│   ├── gcc-arm-none-eabi.cmake     #   ARM GCC 工具链
│   ├── starm-clang.cmake           #   ST ARM Clang 工具链
│   └── stm32cubemx/                #   CubeMX 生成代码的 CMake
├── 9Mod_MCPBorad.ioc               # STM32CubeMX 项目文件
├── CMakeLists.txt                  # 顶层 CMake 构建
├── CMakePresets.json               # CMake 预设 (Debug/Release)
├── STM32F103XX_FLASH.ld            # 链接脚本
├── openocd.cfg                     # OpenOCD 调试配置
└── README.md                       # 本文件

🚀 快速开始

前置要求

工具	版本	说明
ARM GNU GCC	10.3+	`arm-none-eabi-gcc` 交叉编译器
CMake	3.22+	构建系统
Ninja	1.10+	快速构建工具
STM32CubeMX	6.x	(可选) .ioc 配置文件修改
OpenOCD	0.12+	(可选) 烧录调试
ST-Link	V2	调试器硬件

编译

# 1. 克隆仓库 (如果还没有)
git clone https://github.com/Ai-Thinker-Open/emMCP.git
cd emMCP/example/XEMOWO_TEST12_MX

# 2. CMake 配置 (Debug)
cmake --preset Debug

# 3. 编译
cmake --build build/Debug

# 输出文件:
#   build/Debug/XEMOWO_TEST8.bin   ← 烧录文件
#   build/Debug/XEMOWO_TEST8.hex   ← 备用格式
#   build/Debug/XEMOWO_TEST8.elf   ← 调试文件

烧录

# 使用 OpenOCD + ST-Link
openocd -f openocd.cfg -c "program build/Debug/XEMOWO_TEST8.bin 0x08000000 verify reset exit"

调试

# 启动 OpenOCD 服务
openocd -f openocd.cfg

# 另开终端，GDB 连接
arm-none-eabi-gdb build/Debug/XEMOWO_TEST8.elf \
  -ex "target extended-remote :3333" \
  -ex "monitor reset halt" \
  -ex "load"

🙏 致谢

本项目基于以下开源项目构建：

项目	作者/组织	许可	说明
emMCP	安信可科技 (Ai-Thinker)	MIT	嵌入式 MCP 框架
STM32CubeMX	STMicroelectronics	—	HAL 代码生成
FreeRTOS	Amazon Web Services	MIT	实时操作系统
CMSIS	ARM Limited	Apache 2.0	Cortex-M 软件接口
cJSON	Dave Gamble	MIT	轻量 JSON 解析库

特别感谢

🐱 猫咪像素动画素材来源于网络，仅供学习参考
🤖 AI 模组由 安信可 AiPi-PalChatV1 提供 MCP 通信能力
🔧 本项目作者：XEMOWO

_{Made with ❤️ by XEMOWO | Powered by STM32 + emMCP + FreeRTOS}

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项目地址：https://gitee.com/xemowo/emmcp-home

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✨ 核心特性

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🔌 引脚连接

🏗 软件架构

🎮 OLED 界面

📸 OLED 实拍

📸 MCP 交互流程

🤖 MCP 工具

1. ACSwitch — 空调开关

2. temperature — 温度调节

3. acmode — 模式调节

4. ledstrip — 灯带控制

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