STM32嵌入式人工智能边缘计算应用教程

目录

  1. 引言
  2. 环境准备
  3. 边缘计算系统基础
  4. 代码实现：实现嵌入式人工智能边缘计算系统 4.1 数据采集模块 4.2 数据处理与推理模块 4.3 通信与网络系统实现 4.4 用户界面与数据可视化
  5. 应用场景：边缘计算与优化
  6. 问题解决方案与优化
  7. 收尾与总结

1. 引言

嵌入式人工智能边缘计算应用通过STM32嵌入式系统结合传感器、执行器、通信模块和人工智能算法，实现对数据的实时监控、自动控制和智能推理。本文将详细介绍如何在STM32系统中实现一个嵌入式人工智能边缘计算系统，包括环境准备、系统架构、代码实现、应用场景及问题解决方案和优化方法。

2. 环境准备

硬件准备

  1. 开发板：STM32F7系列或STM32H7系列开发板
  2. 调试器：ST-LINK V2或板载调试器
  3. 传感器：如温湿度传感器、光照传感器、摄像头模块等
  4. 执行器：如电机驱动器、继电器模块等
  5. 通信模块：如Wi-Fi模块、蓝牙模块
  6. 显示屏：如OLED显示屏
  7. 按键或旋钮：用于用户输入和设置
  8. 电源：电源适配器

软件准备

  1. 集成开发环境（IDE）：STM32CubeIDE或Keil MDK
  2. 调试工具：STM32 ST-LINK Utility或GDB
  3. 库和中间件：STM32 HAL库和FreeRTOS
  4. AI框架：TensorFlow Lite for Microcontrollers

安装步骤

  1. 下载并安装STM32CubeMX
  2. 下载并安装STM32CubeIDE
  3. 下载并安装TensorFlow Lite for Microcontrollers
  4. 配置STM32CubeMX项目并生成STM32CubeIDE项目
  5. 安装必要的库和驱动程序

3. 边缘计算系统基础

控制系统架构

嵌入式人工智能边缘计算系统由以下部分组成：

  1. 数据采集模块：用于采集环境数据和图像数据
  2. 数据处理与推理模块：对采集的数据进行预处理，并使用AI模型进行推理
  3. 通信与网络系统：实现数据与服务器或其他设备的通信
  4. 显示系统：用于显示推理结果和系统状态
  5. 用户输入系统：通过按键或旋钮进行设置和调整

功能描述

通过传感器和摄像头采集环境数据和图像数据，并使用AI模型进行实时推理，显示结果在OLED显示屏上。系统通过数据处理和通信模块，实现对数据的智能分析和推理。用户可以通过按键或旋钮进行设置，并通过显示屏查看当前状态。

4. 代码实现：实现嵌入式人工智能边缘计算系统

4.1 数据采集模块

配置摄像头模块

使用STM32CubeMX配置I2C和DVP接口：

  1. 打开STM32CubeMX，选择您的STM32开发板型号。
  2. 在图形化界面中，找到需要配置的I2C和DVP引脚，设置为相应模式。
  3. 生成代码并导入到STM32CubeIDE中。

代码实现：

#include "stm32f4xx_hal.h"
#include "camera.h"I2C_HandleTypeDef hi2c1;
DCMI_HandleTypeDef hdcmi;void I2C1_Init(void) {hi2c1.Instance = I2C1;hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000;hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0;hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0;hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;HAL_I2C_Init(&hi2c1);
}void DCMI_Init(void) {hdcmi.Instance = DCMI;hdcmi.Init.SynchroMode = DCMI_SYNCHRO_HARDWARE;hdcmi.Init.PCKPolarity = DCMI_PCKPOLARITY_RISING;hdcmi.Init.VSPolarity = DCMI_VSPOLARITY_LOW;hdcmi.Init.HSPolarity = DCMI_HSPOLARITY_LOW;hdcmi.Init.CaptureRate = DCMI_CR_ALL_FRAME;hdcmi.Init.ExtendedDataMode = DCMI_EXTEND_DATA_8B;HAL_DCMI_Init(&hdcmi);
}void Camera_Init(void) {I2C1_Init();DCMI_Init();CAMERA_Init();
}int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();Camera_Init();while (1) {CAMERA_Snapshot();HAL_Delay(1000);}
}

4.2 数据处理与推理模块

配置TensorFlow Lite for Microcontrollers

下载并安装TensorFlow Lite for Microcontrollers库：

  1. 下载TensorFlow Lite for Microcontrollers库并添加到项目中。
  2. 配置项目以使用TensorFlow Lite for Microcontrollers库。

代码实现：

#include "tensorflow/lite/micro/all_ops_resolver.h"
#include "tensorflow/lite/micro/micro_error_reporter.h"
#include "tensorflow/lite/micro/micro_interpreter.h"
#include "tensorflow/lite/micro/micro_mutable_op_resolver.h"
#include "tensorflow/lite/micro/micro_time.h"
#include "tensorflow/lite/micro/simple_tensor_allocator.h"
#include "tensorflow/lite/schema/schema_generated.h"
#include "tensorflow/lite/version.h"// 创建TensorFlow Lite micro的相关对象
namespace {tflite::MicroErrorReporter micro_error_reporter;tflite::ErrorReporter* error_reporter = &micro_error_reporter;const tflite::Model* model = nullptr;tflite::MicroInterpreter* interpreter = nullptr;TfLiteTensor* input = nullptr;TfLiteTensor* output = nullptr;// 模型缓冲区constexpr int kModelArenaSize = 10240;uint8_t model_arena[kModelArenaSize];constexpr int kTensorArenaSize = 81920;uint8_t tensor_arena[kTensorArenaSize];
}void AI_Init(const unsigned char* model_data) {model = tflite::GetModel(model_data);if (model->version() != TFLITE_SCHEMA_VERSION) {error_reporter->Report("Model provided is schema version %d not equal ""to supported version %d.",model->version(), TFLITE_SCHEMA_VERSION);return;}static tflite::MicroMutableOpResolver<10> micro_op_resolver(error_reporter);tflite::ops::micro::RegisterAllOps(&micro_op_resolver);static tflite::MicroInterpreter static_interpreter(model, micro_op_resolver, tensor_arena, kTensorArenaSize, error_reporter);interpreter = &static_interpreter;interpreter->AllocateTensors();input = interpreter->input(0);output = interpreter->output(0);
}void AI_RunInference(const uint8_t* image_data) {// 将图像数据加载到模型输入for (int i = 0; i < input->bytes; i++) {input->data.uint8[i] = image_data[i];}// 运行推理TfLiteStatus invoke_status = interpreter->Invoke();if (invoke_status != kTfLiteOk) {error_reporter->Report("Invoke failed on image data\n");return;}// 处理推理结果int8_t* results = output->data.int8;// 根据推理结果进行操作，例如控制继电器等
}int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();Camera_Init();AI_Init(g_model_data);  // 假设模型数据已被包含在项目中while (1) {CAMERA_Snapshot();AI_RunInference(CAMERA_GetImage());HAL_Delay(1000);}
}

4.3 通信与网络系统实现

配置Wi-Fi模块

使用STM32CubeMX配置UART接口：

  1. 打打开STM32CubeMX，选择您的STM32开发板型号。
  2. 在图形化界面中，找到需要配置的UART引脚，设置为UART模式。
  3. 生成代码并导入到STM32CubeIDE中。

代码实现：

#include "stm32f4xx_hal.h"
#include "usart.h"
#include "wifi_module.h"UART_HandleTypeDef huart2;void UART2_Init(void) {huart2.Instance = USART2;huart2.Init.BaudRate = 115200;huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;huart2.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;huart2.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;huart2.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;HAL_UART_Init(&huart2);
}void Send_Inference_Data_To_Server(const int8_t* inference_results) {char buffer[128];sprintf(buffer, "Inference results: %d", *inference_results);HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)buffer, strlen(buffer), HAL_MAX_DELAY);
}int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();UART2_Init();Camera_Init();AI_Init(g_model_data);while (1) {CAMERA_Snapshot();AI_RunInference(CAMERA_GetImage());// 获取推理结果并发送到服务器Send_Inference_Data_To_Server(interpreter->output(0)->data.int8);HAL_Delay(1000);}
}

4.4 用户界面与数据可视化

配置OLED显示屏

使用STM32CubeMX配置I2C接口：

  1. 打打开STM32CubeMX，选择您的STM32开发板型号。
  2. 在图形化界面中，找到需要配置的I2C引脚，设置为I2C模式。
  3. 生成代码并导入到STM32CubeIDE中。

代码实现：

首先，初始化OLED显示屏：

#include "stm32f4xx_hal.h"
#include "i2c.h"
#include "oled.h"void Display_Init(void) {OLED_Init();
}

然后实现数据展示函数，将推理结果展示在OLED屏幕上：

void Display_Inference_Result(const int8_t* inference_results) {char buffer[32];sprintf(buffer, "Inference: %d", *inference_results);OLED_ShowString(0, 0, buffer);
}int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();I2C1_Init();Display_Init();UART2_Init();Camera_Init();AI_Init(g_model_data);while (1) {CAMERA_Snapshot();AI_RunInference(CAMERA_GetImage());// 显示推理结果Display_Inference_Result(interpreter->output(0)->data.int8);HAL_Delay(1000);}
}

5. 应用场景：边缘计算与优化

智能安防监控

嵌入式人工智能边缘计算系统可以用于智能安防监控，通过实时分析摄像头图像数据，检测异常情况并触发报警。

工业自动化

嵌入式人工智能边缘计算系统可以用于工业自动化，通过实时监测和分析设备运行状态，优化生产过程，提高效率。

智能交通管理

嵌入式人工智能边缘计算系统可以用于智能交通管理，通过实时监测交通流量和车辆状态，优化交通信号控制，提高交通效率。

智能家居控制

嵌入式人工智能边缘计算系统可以用于智能家居控制，通过实时监测家居环境和设备状态，自动调节家居设备，提高生活舒适度。

⬇帮大家整理了单片机的资料

包括stm32的项目合集【源码+开发文档】

点击下方蓝字即可领取，感谢支持！⬇

点击领取更多嵌入式详细资料

问题讨论，stm32的资料领取可以私信！

6. 问题解决方案与优化

常见问题及解决方案

传感器数据不准确

确保传感器与STM32的连接稳定，定期校准传感器以获取准确数据。

解决方案：检查传感器与STM32之间的连接是否牢固，必要时重新焊接或更换连接线。同时，定期对传感器进行校准，确保数据准确。

推理结果不稳定

优化AI模型和处理算法，减少推理结果的不稳定性，提高系统反应速度。

解决方案：优化AI模型，调整参数，减少误差和延迟。使用高精度传感器，提高数据采集的精度和稳定性。选择更高效的处理器，提高数据处理的响应速度。

数据传输失败

确保Wi-Fi模块与STM32的连接稳定，优化通信协议，提高数据传输的可靠性。

解决方案：检查Wi-Fi模块与STM32之间的连接是否牢固，必要时重新焊接或更换连接线。优化通信协议，减少数据传输的延迟和丢包率。选择更稳定的通信模块，提升数据传输的可靠性。

显示屏显示异常

检查I2C通信线路，确保显示屏与MCU之间的通信正常，避免由于线路问题导致的显示异常。

解决方案：检查I2C引脚的连接是否正确，确保电源供电稳定。使用示波器检测I2C总线信号，确认通信是否正常。如有必要，更换显示屏或MCU。

优化建议

数据集成与分析

集成更多类型的传感器数据，使用数据分析技术进行系统状态的预测和优化。

建议：增加更多监测传感器，如空气质量传感器、压力传感器等。使用云端平台进行数据分析和存储，提供更全面的系统监测和管理服务。

用户交互优化

改进用户界面设计，提供更直观的数据展示和更简洁的操作界面，增强用户体验。

建议：使用高分辨率彩色显示屏，提供更丰富的视觉体验。设计简洁易懂的用户界面，让用户更容易操作。提供图形化的数据展示，如实时参数图表、历史记录等。

智能化控制提升

增加智能决策支持系统，根据历史数据和实时数据自动调整控制策略，实现更高效的系统管理和控制。

建议：使用数据分析技术分析系统数据，提供个性化的控制建议。结合历史数据，预测可能的问题和需求，提前优化控制策略。

7. 收尾与总结

本教程详细介绍了如何在STM32嵌入式系统中实现嵌入式人工智能边缘计算系统，从硬件选择、软件实现到系统配置和应用场景都进行了全面的阐述。通过合理的技术选择和系统设计，可以构建一个高效且功能强大的嵌入式人工智能边缘计算系统。

 

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.mzph.cn/news/874825.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com，一经查实，立即删除！

相关文章

前后端分离项目部署，vue--nagix发布部署，.net--API发布部署。

前后端分离项目部署，vue--nagix发布部署，.net--API发布部署。

目录 Nginx免安装部署文件包准备一、vue前端部署1、修改http.js2、npm run build 编译项目3、解压Nginx免安装，修改nginx.conf二、.net后端发布部署1、编辑appsetting.json，配置跨域请求2、配置WebApi，点击发布3、配置文件发布到那个文件夹4、配置发布相关选项5、点击保存，…
阅读更多...
Python-numpy基础--------2

Python-numpy基础--------2

1.full()创建函数 目录 1.full()创建函数 2.创建单位矩阵 3.linspace创建 4.logspace 创建 5.二维数组的索引和切片&#xff1a; 1.索引直接获取 在NumPy中&#xff0c;full() 函数用于创建一个给定形状、类型的新数组&#xff0c;并用指定的值填充这个数组。这个函数非…
阅读更多...
【vue前端项目实战案例】Vue3仿今日头条App

【vue前端项目实战案例】Vue3仿今日头条App

本文将开发一款仿“今日头条”的新闻App。该案例是基于 Vue3.0 Vue Router webpack TypeScript 等技术栈实现的一款新闻资讯类App&#xff0c;适合有一定Vue框架使用经验的开发者进行学习。 项目源码在文章末尾 1 项目概述 该项目是一款“今日头条”的新闻资讯App&#xf…
阅读更多...
go语言day14 bufio包 ioutil包

go语言day14 bufio包 ioutil包

Golang-100-Days/Day16-20(Go语言基础进阶)/day16_file操作.md at master rubyhan1314/Golang-100-Days GitHub 一、bufio包 读写文件 1&#xff09; bufio包下的Reader类实现了Read()方法和Write()方法 2&#xff09;和io包相比&#xff0c;虽然都是在读写文件&#xff0c;…
阅读更多...
【Android】性能实践—编码优化与布局优化学习笔记

【Android】性能实践—编码优化与布局优化学习笔记

【Android】性能实践—编码优化与布局优化学习笔记 编码优化 使用场景 如果需要拼接字符串&#xff0c;优先使用StringBuffer和StringBuilder进行凭借&#xff0c;他们的性能优于直接用加号进行拼接&#xff0c;因为使用加号连接符会创建多余的对象一般情况下使用基本数据类…
阅读更多...
Unity扩展SVN命令

Unity扩展SVN命令

可以直接在unity里右键文件提交和查看提交记录 顶部菜单栏上回退和更新整个unity工程 SvnForUnity.CS 记得要放在Editor文件夹下 using System.Collections; using System.Collections.Generic; using System.Diagnostics; using System.IO; using UnityEditor; using Unity…
阅读更多...
Era3D 论文学习

Era3D 论文学习

代码地址&#xff1a;https://penghtyx.github.io/Era3D/ 论文地址&#xff1a;https://arxiv.org/abs/2405.11616 解决了什么问题&#xff1f; 尽管多视角内容生成领域取得了显著的进展&#xff0c;但现有的方案仍然面临着相机先验不匹配、效果差、分辨率低等问题&#xff0…
阅读更多...
windows USB 设备驱动开发- 对 MUTT 设备进行 BIOS/UEFI 测试

windows USB 设备驱动开发- 对 MUTT 设备进行 BIOS/UEFI 测试

对 MUTT 设备进行 BIOS/UEFI 测试&#xff0c;BIOS/UEFI 测试验证 USB 启动以及控制器到操作系统的切换。 USB 启动配置 在 USB 2.0 (EHCI) 和 USB 3.0 (xHCI) 控制器上执行这些测试&#xff0c;每种主要 USB 媒体类型 &#xff0c;USB 2.0 BOT、USB 3.0 BOT 和 USB 3.0 UASP…
阅读更多...
【Android】ListView和RecyclerView知识总结

【Android】ListView和RecyclerView知识总结

文章目录 ListView步骤适配器AdpterArrayAdapterSimpleAdapterBaseAdpter效率问题 RecyclerView具体实现不同布局形式的设置横向滚动瀑布流网格 点击事件 ListView ListView 是 Android 中的一种视图组件&#xff0c;用于显示可滚动的垂直列表。每个列表项都是一个视图对象&…
阅读更多...
Python教程（一）：环境搭建及PyCharm安装

Python教程（一）：环境搭建及PyCharm安装

目录 引言1. Python简介1.1 编译型语言 VS 解释型语言 2. Python的独特之处3. Python应用全览4. Python版本及区别5. 环境搭建5.1 安装Python&#xff1a; 6. 开发工具&#xff08;IDE&#xff09;6.1 PyCharm安装教程6.2 永久使用教程 7. 编写第一个Hello World结语 引言 在当…
阅读更多...
每日一题 LeetCode03 无重复字符的最长字串

每日一题 LeetCode03 无重复字符的最长字串

1.题目描述 给定一个字符串 s &#xff0c;请你找出其中不含有重复字符的最长字串的长度。 2 思路 可以用两个指针, 滑动窗口的思想来做这道题,即定义两个指针.一个left和一个right 并且用一个set容器,一个length , 一个maxlength来记录, 让right往右走,并且用一个set容器来…
阅读更多...
如何避免蓝屏？轻量部署，安全和业务连续性才能两不误

如何避免蓝屏？轻量部署，安全和业务连续性才能两不误

自19日起&#xff0c;因CrowdStrike软件更新的错误配置而导致的“微软全球蓝屏”&#xff0c;影响依然在持续。这场被称为“史上最大规模的IT故障”&#xff0c;由于所涉全球企业太多&#xff0c;专家估计“蓝屏”电脑全部恢复正常仍需时日。 尽管 CEO 乔治 库尔茨&#xff08…
阅读更多...
鸿蒙OpenHarmony Native API【drawing_pen.h】 头文件

鸿蒙OpenHarmony Native API【drawing_pen.h】 头文件

drawing_pen.h Overview Related Modules: [Drawing] Description: 文件中定义了与画笔相关的功能函数 Since: 8 Version: 1.0 Summary Enumerations Enumeration NameDescription[OH_Drawing_PenLineCapStyle] { [LINE_FLAT_CAP], [LINE_SQUARE_CAP], [LINE_ROUND_…
阅读更多...
聚焦智慧出行，TDengine 与路特斯科技再度携手

聚焦智慧出行，TDengine 与路特斯科技再度携手

在全球汽车行业向电动化和智能化转型的过程中&#xff0c;智能驾驶技术正迅速成为行业的焦点。随着消费者对出行效率、安全性和便利性的需求不断提升&#xff0c;汽车制造商们需要在全球范围内实现低延迟、高质量的数据传输和处理&#xff0c;以提升用户体验。在此背景下&#…
阅读更多...
从零开始：神经网络（1）——什么是人工神经网络

从零开始：神经网络（1）——什么是人工神经网络

声明&#xff1a;本文章是根据网上资料&#xff0c;加上自己整理和理解而成&#xff0c;仅为记录自己学习的点点滴滴。可能有错误&#xff0c;欢迎大家指正。 人工神经网络&#xff08;Artificial Neural Network&#xff0c;简称ANN&#xff09;是一种模仿生物神经网络结构和功…
阅读更多...
《500 Lines or Less》（5）异步爬虫

《500 Lines or Less》（5）异步爬虫

https://aosabook.org/en/500L/a-web-crawler-with-asyncio-coroutines.html ——A. Jesse Jiryu Davis and Guido van Rossum 介绍 网络程序消耗的不是计算资源&#xff0c;而是打开许多缓慢的连接&#xff0c;解决此问题的现代方法是异步IO。 本章介绍一个简单的网络爬虫&a…
阅读更多...
STM32F0-标准库时钟配置指南

STM32F0-标准库时钟配置指南

启动 从startup_stm32f0xx.s内的开头的Description可以看到 ;* Description : STM32F051 devices vector table for EWARM toolchain. ;* This module performs: ;* - Set the initial SP ;* - Set t…
阅读更多...
【Leetcode】十八、动态规划：不同路径 + 最大正方形

【Leetcode】十八、动态规划：不同路径 + 最大正方形

文章目录 1、动态规划2、leetcode509&#xff1a;斐波那契数列3、leetcode62&#xff1a;不同路径4、leetcode121&#xff1a;买卖股票的最佳时机5、leetcode70&#xff1a;爬楼梯6、leetcode279&#xff1a;完全平方数7、leetcode221&#xff1a;最大正方形 1、动态规划 只能…
阅读更多...
C#开源、简单易用的Dapper扩展类库 - Dommel

C#开源、简单易用的Dapper扩展类库 - Dommel

项目特性 Dommel 使用 IDbConnection 接口上的扩展方法为 CRUD 操作提供了便捷的 API。 Dommel 能够根据你的 POCO 实体自动生成相应的 SQL 查询语句。这大大减少了手动编写 SQL 代码的工作量&#xff0c;并提高了代码的可读性和可维护性。 Dommel 支持 LINQ 表达式&#xff…
阅读更多...
记一次因敏感信息泄露而导致的越权+存储型XSS

记一次因敏感信息泄露而导致的越权+存储型XSS

1、寻找测试目标 可能各位师傅会有苦于不知道如何寻找测试目标的烦恼&#xff0c;这里我惯用的就是寻找可进站的思路。这个思路分为两种&#xff0c;一是弱口令进站测试&#xff0c;二是可注册进站测试。依照这个思路&#xff0c;我依旧是用鹰图进行了一波资产的搜集&#xff…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023