硬件 软件定制 案例

一、立项背景和目标 我国老龄化加剧，慢病患者需长期按时按种服药，但老人常记不住时间、分不清药品，漏服错服直接影响疗效；市面药盒多为被动分格容器，无提醒、无交互。本项目以 ESP32-S3 为主控研制智能语音药盒：用语音代替按键与手机 App，实现"唤醒—问药—确认—开柜"的自然交互；三路电磁锁独立控制三个药柜，必须二次确认才开锁；状态屏同步显示问答与柜号，断网仍可本地语音取药。 二、软件功能、核心功能模块 系统基于 ESP-IDF v5.5.4 的 FreeRTOS 多任务架构：INMP441 采集 16kHz PCM，ESP-SR AFE 完成 AEC/VAD/唤醒（"你好小安"），播放 PCM 回灌作 AEC 参考，边播报边可唤醒；voice_session 统一收口会话阶段，logic_dispatcher 单队列串行处理唤醒、ASR、TTS、开盒四类命令；ASR/TTS 走百度 WebSocket，audio_service 用 2MB PSRAM 环形缓冲统一承载采集与播放；dialog_router 保留 6 轮上下文，按"本地指令→固定问答→云端对话"路由；Open_Box 驱动三路继电器脉冲开锁后回到断电状态；状态屏中文分页显示、空闲 60 秒熄屏；断网由本地固定指令兜底。 三、业务流程、功能路径描述 联网：说"你好小安"唤醒，中央队列立即停播并取消在途请求，录音会话独占麦克风采集，PCM 上传百度 ASR 得到文本，再按"本地指令→固定问答→云端对话"路由；回复为纯数字 1～3 时提示药品柜号并确认取药，-1 表示无药，其余交 TTS 播报并在状态屏分页显示。离线：断网转本地识别，说"打开一号柜"后显示柜号并播放提示音，第二轮说"确认开盒"才提交，超时、低置信度或模糊候选都不开柜。开盒路径：确认文本连同会话代次经 logic_send_asr_cmd() 进入中央队列，逻辑任务驱动继电器脉冲开锁，脉冲结束回到断电状态，代次过滤保证旧结果不误触发。

本项目面向小区、园区及办公楼停车场，开发集充电控制、电能计量、设备联网和远程管理于一体的7kW智能交流充电终端。 设备支持插枪即充、刷卡、平台远程及蓝牙操作等启动方式，通过4G或以太网连接管理平台，实现设备认证、心跳、运行状态上报、远程启停、订单及账单上传、故障信息上报和参数配置。通过RS485读取电表数据，为电能计量和异常监测提供支持。 系统支持网络及蓝牙两种固件升级路径，便于现场调试和后续版本维护。产品已量产并在多个实际场站投入使用。本项目为任职期间参与的团队项目，本人主要负责设备通信、平台协议对接、网络升级和电表通信模块。

这个项目本质上是一套面向涤纶丝盘生产质量控制的AI视觉缺陷检测方案。 在涤纶丝盘生产过程中，产品表面尤其是弧面可能出现各种异常缺陷。传统生产现场主要依赖人工进行外观检查，但是人工检测存在三个比较明显的问题：检测速度受限、长时间作业容易产生疲劳、不同人员的判断标准存在差异，因此检测结果的一致性和稳定性不足。论文也明确指出，开发自动化涤纶丝盘缺陷检测技术具有实际生产意义。基于改进Yolo11的涤纶丝盘弧面缺陷检测

1. 项目背景与目标 背景：工业传送带双轴步进驱动，上位机经 CAN 总线远程指挥，要求高可靠、可断电恢复 目标（取 require.md 需求锁）：双 TMC5160 独立控制，绝对/相对/速度三种运动模式；精度 0.09°/count；最高 600rpm；CAN 500kbps；24V 供电 2. 软件功能 运动控制：3 种模式 + 6 档速度参数组，梯形加减速由驱动芯片内部规划 回零与校准：无机械限位自动回零 + 校准门控（未校准拒动，防跑飞） 闭环与保护：编码器闭环、失步/过温/驱动异常/SPI 故障四类状态上报 安全：急停一键全网断功率、看门狗 5s 兜底复位、越限保护 诊断：运行状态实时回传 + 老化测试数据掉电保存 3. 业务流程 上电 → 两路先后回零 → 接收运动指令（即时 ACK + 异步到位反馈）→ 循环监控；急停 → 断电自由停 → 重新回零恢复

1、立项背景和目标：随着城市生活节奏加快，宠物主人常因工作繁忙、出差或临时外出无法按时喂食和照顾宠物，传统“提前留粮、托人代管”的方式存在喂食不精准、宠物状况不透明、异常响应慢等问题。本项目面向家庭养宠场景，设计并实现一套基于STM32的低成本智能宠物远程投喂与监测系统，目标是实现定时定量投喂、远程手动投喂、环境温湿度实时监测、缺水缺粮报警，并保证断网情况下本地喂食不中断。 2、软件功能与核心功能模块：①定时投喂模块——基于RTC实时时钟支持5组定时任务，到点自动驱动步进电机定量出粮，喂食计划与温控阈值写入Flash掉电保存；②远程控制模块——设备经Wi-Fi接入云平台，手机端可远程下发即时投喂、加水、加热/降温指令，实时查看温湿度、喂食次数等状态；③环境监测与温控模块——DHT11采集温湿度，超阈值自动联动风扇PWM降温或加热片升温并告警；④水位监测与自动补水模块——缺水时自动启泵补水，水位恢复后自动停泵；⑤本地交互与告警模块——LCD1602实时显示时间、温湿度、喂食次数，按键支持参数设置与手动投喂，缺粮/故障时蜂鸣器报警。 3、业务流程与功能路径：系统按“感知—决策—执行—上报”闭环运行：设备上电初始化并入网后，传感器持续采集环境与水位数据；主控判断是否到达定时点、收到远程指令或参数越限；随后驱动步进电机定量投喂（约20克/圈）、继电器补水、风扇/加热片温控；执行结果与环境数据经Wi-Fi实时上传云端，用户在手机端查看并可随时下发指令；异常时本地蜂鸣器与云端通知双通道告警。本地定时投喂与远程云端控制互为备份，断网时本地照常按计划投喂，保证喂养连续可靠。

1. 立项背景和目标 在工业自动化控制、测试台架以及特殊设备验证场景中，常常需要密集的多路按键与多轴输入设备来模拟人工操作或进行闭环测试。传统键鼠无法满足高密度、多通道的输入需求，而市面成品控制器往往无法深度定制。本项目旨在提供一套纯硬件、免驱、即插即用的定制化HID输入方案，解决非标输入设备开发周期长、软件依赖复杂的产品痛点。 2. 软件功能、核心功能模块的介绍 本作品为一套工业级USB HID输入设备，硬件层基于STM32实现USB HID复合设备，无需编写任何PC端上位机，Windows系统自带驱动直接识别。针对64路独立按键需求，使用8片74HC165D移位寄存器级联，仅通过3根控制线（时钟、数据、锁存）实现并行采集与去抖。保留原生USB接口（PA11=D-, PA12=D+），底层精心编写HID报告描述符。主要功能包括：64路按键映射上报、多轴ADC采集上报。 3. 业务流程、功能路径描述 设备通过USB线连接电脑后，直接枚举为标准的HID游戏控制器或多轴输入设备，无需安装任何驱动或第三方软件。用户操作按键或摇杆时，STM32通过74HC165D级联芯片读取64路按键状态，同时进行多轴ADC采样，将数据打包成标准HID报文上报给Windows。PC端游戏或工业软件直接读取标准输入，即插即用。

为下落式音乐游戏SDVX开发第三方控制器。基于Arduino Leonard开发板实现。实现按键、编码器旋钮输入采集、通过 USB 模拟游戏手柄，向PC运行的游戏程序传输操控信号。硬件采用压接端子接线，免去频繁焊接，方便后期设备维护，成品接入电脑可体验。

本项目用于多频段、多带宽、多数据速率测运控信号的射频接收、采样和预处理，支撑测控链路安全防护、抗干扰等新体制、新方法研究。 主要功能如下： 1、硬件平台功能 采用PXI/PXIe总线架构，19寸4U上架机箱，集成零槽主控、信号调理、信号采集、信号处理、时频等模块。机箱兼容PXI Express和cPCI Express，含系统槽、定时槽和混合外设槽。主控模块主频2.2GHz，内存16GB DDR4可扩展至32GB，512G SSD，提供整机显控软件及模块接口。 2、信号采集功能 2通道、2块板卡；最高采样率≥3200Msps，模拟输入带宽≥2800MHz，量化位数≥12位；按ANSI/VITA57.1标准设计，提供与主控模块接口。 3、信号处理功能 2块接收模块＋1块发送模块；采用XILINX XC7Z045-2FFG900I。承接采集数据，完成并行预处理、解调处理，提供智能处理接口和开发环境；支持高速A/D与D/A转换、数字混频下变、抽取滤波、调制解调等算法例程；提供与GPU类板卡模组的数据接口，具备A/D接收、D/A发送功能。 4、上位机软件功能 运行于Linux/Windows，采用QT C++，分驱动层、算法层、应用层。支持2通道参数、增益、输入输出频率、带宽配置；实时显示时域、频域、瀑布图，刷新率3次/s，频率分辨率最高100Hz；支持全带宽和信道化子载波显示、mark点测量、采集频点与中心频点/带宽配置、存储路径与命名、时长/分段/按大小采集、外统一时码/外10MHz/外1PPS切换、时间码插入、状态监视、数据缓存落盘、导入导出、入库检索、TB级回放、内外参考切换，以及TCP服务端/客户端/UDP远控。 5、信号处理算法功能 包括DDC/DUC、CIC、LPF、重采样、FFT、并行FFA、Farrow并行插值、CMA/DDA盲均衡、通用环载波同步、时钟恢复等；支持BPSK/QPSK，符号速率可达100Msps，bit速率1~100Mbps/2~200Mbps。

参与小米智能家居平台相关研发，覆盖设备接入、消息通信、状态同步、远程控制与业务联动等核心能力。负责终端与云端协同方案落地，完成设备认证鉴权、指令下发、状态上报、场景联动及告警处理，保障多品类智能硬件稳定接入与可运维。熟悉智能家居业务链路，能够打通固件、网关、平台与应用层，支撑设备管理、用户控制与规模化接入。

本项目立项研制 12 英寸全自动晶圆切割机，旨在解决 12 英寸大尺寸薄晶圆的自动上下料与低损伤搬送、高精度切割对位、低崩边切割工艺、与 MES 联动的无人化连续生产等核心产品问题。行业场景与业务背景：设备主要面向 IC 封测厂的晶圆切割/划片工段、晶圆厂减薄后切割工序，并可延伸至 MEMS、功率器件、LED 等特种晶圆的批量切割场景。在先进封装产能扩张、晶圆尺寸向 12 英寸升级、半导体设备国产化率提升的行业趋势下，全自动切割机是封测企业提升产能、稳定良率、降低人力成本的关键装备，市场空间明确。

植友圈 Plant Hub 是上海序溯智能科技有限公司自主研发的“AI园艺师 + 智能硬件”植物养护平台，面向家庭园艺、桌面绿植、微景观及小型生态缸等场景，为用户提供从植物识别、状态诊断到环境监测和自动化养护的一体化服务。 软件端以“小芽 AI 园艺师”为核心，用户可以通过拍照识别植物、诊断病虫害和生长问题，并获得浇水、施肥、光照、温湿度等个性化养护建议。系统可根据植物种类和生长状态生成每日养护计划，并通过植物档案、养护打卡、AI问答等功能持续记录植物的生长过程。 硬件端正在研发“小芽环境检测器”，通过传感器实时采集土壤湿度、EC值、环境温湿度、光照强度、气压等数据，并通过 Wi-Fi / BLE 与植友圈平台连接。用户可以在手机端远程查看植物环境数据，系统也可以结合传感器数据与AI模型，自动判断植物当前的养护需求，实现更加精准的智能养护。 植友圈的目标不是单纯提供一个植物识别工具，而是打造连接植物、用户、AI与智能硬件的家庭园艺智能养护平台，让普通用户也能够低门槛地长期养好植物。

1、立项背景和目标：半导体制造园区对安全保密与出入管控有极高要求，传统人工登记核验效率低且存在管控盲区，需构建全流程数字化、智能化的访客通行与安防联动体系。 2、软件功能与核心模块：涵盖微信小程序访客预约审批、线下智能人脸识别一体机终端交互、智能门禁与闸机联动、园区安防监控联动与轨迹追踪、禁限区域越界实时报警。 3、业务流程与路径：访客微信小程序线上预约登记 → 内部审批生成凭证 → 访客线下一体机人脸识别快速核验身份 → 闸机自动开闸无感通行 → 厂区内视频轨迹追踪与越界告警 → 离场核销闭环。

系统由ESP32-C5无线采集终端、W5500以太网模块和内网服务器组成，支持WiFi/BLE被动扫描、MAC地址与SSID采集、RSSI信号强度记录、信道识别、时间戳记录及原始帧摘要上传。服务器可根据MAC/OUI、SSID规则和信号变化识别疑似无人机，支持分区域白名单、在线状态判断、多采集点数据融合、异常告警、设备状态监控及内网OTA升级。

系统以装备管理首页为总控中心，主要功能模块如下： 【环境监测】实时展示库内温湿度数据，支持空调、除湿机、通风系统远程开关控制，保障弹药枪械存储环境达标。 【安全监测】集中监控震动、烟感、红外、门磁、液压、市电、网络等多类传感器状态，异常时弹窗报警并支持查看详情。 【气象监测】展示光照、雨量、风速、风向等室外气象数据，辅助库房外部环境评估。 【门禁与身份验证】支持点击开门/关门操作；开门前需经双人身份验证（人脸、指纹、密码三种方式可切换），敏感操作（枪械出入库、弹药出入库、人员管理、液压管理等）同样启用人脸验证门禁。 【视频监控与可视对讲】提供室内监控、多路监控画面查看，以及远程可视对讲功能。 【装备物资管理】涵盖枪械出入库、弹药出入库、其他物资出入库，支持枪柜/弹柜详情查看与台账记录。 【消防与液压管理】消防管理模块监控水泵及水池状态；液压管理子系统支持液压缸可视化控制、设备参数监测、紧急停止及操作历史记录。 【数据分析与记录】提供库室动态、报警记录、开门记录、温湿度记录、液压记录、液压操作记录等查询分析功能，支持时间筛选与关键字搜索。 【系统管理】液压子系统含用户管理、角色权限、组织架构、系统设置等后台能力；全系统采用响应式设计，适配7寸至15寸平板横竖屏使用。

背景：在空中为无人机提供定位和导引 基于3588 完成目标的识别，跟踪和控制，图像处理和编码 对发现的目标进行识别跟踪，牵引飞机飞向目标。对摄像头传输的数据进行编码，通过无线传输至地面站进行播放

1、大背景是某个工业环境中的智能巡检，机器的实时状态需要巡检员各处跑，业主希望增加智能巡检功能，即时获取设备预警信息。 2/3、在车间内安装摄像头，选择合适的位置，部分需要旋转，铺设需要的网线，安装GPU计算盒子。摄像头加相当于部署在端侧的小服务器，收集视频，截图，统一发送给图像识别模块，图像识别模块负责各类压力表读表，各类液压计读表，空气开关识别，各种漏油识别，明火浓烟识别。表读数识别，包含把业主要求数值多少范围算安全，超出需要报警的功能。

在电力行业数字化转型浪潮中，配电房作为电力传输的关键节点，其运维模式正从传统人工巡检向智能化、自动化方向跨越式发展。 核心功能 （1）视频识别与表计读数 基于 YOLO 目标检测算法与 CNN 图像分类算法，实现多类型设备状态识别： 识别对象：数字仪表、指针表计、开关状态、指示灯、柜门闭合情况、人员跌倒等； （2）红外测温与热缺陷诊断 采用非接触式红外测温技术，结合温度异常识别算法： 测温模式：红外普测（全区域温度扫描）、精确测温（重点设备定点检测）、遥控测温（远程指定检测点）； 缺陷诊断：通过温度阈值对比、温差分析，识别设备过热、接触不良等故障，支持多级告警阈值设置； 数据输出：热成像图、温度曲线、缺陷等级（一般 / 严重 / 危急）。 （3）局放监测 针对开关柜局部放电故障，采用多维度检测技术 （4）环境检测与联动控制 检测参数：温度（-40℃~+80℃）、湿度（0.1%~99.9% RH）、有毒有害气体浓度； 联动逻辑：湿度＞85% 时自动启动除湿机，SF₆浓度≥1000ppm 时联动风机换气，烟雾超标时触发消防报警；

1、立项背景和目标： 随着物联网与边缘计算快速发展，嵌入式设备承担智能识别任务的需求日益增长。树莓派凭借低成本、易部署优势成为边缘识别常用载体，但受限于算力，复杂模型难以直接部署。本项目在Windows下基于YOLOv5训练轻量化目标检测模型，支持人脸及5类以上日常物品识别，部署至树莓派4结合摄像头实现实时视频流识别，验证从训练到嵌入式端落地的完整链路，为嵌入式AI识别提供可行方案。 2、软件功能、核心功能模块： 系统包含三大核心模块：①目标检测模块——基于YOLOv5实现人脸及日常物品实时检测与定位，输出边界框坐标和类别标签；②人脸识别子模块——实现指定人脸库的身份识别与匹配；③实时视频流处理模块——调用树莓派摄像头完成帧采集、预处理及模型推理，画面叠加标注结果。最终系统帧率5FPS以上，检测mAP≥80%，人脸识别准确率≥85%。 3、业务流程、功能路径描述： 用户启动树莓派执行主程序→系统初始化摄像头并采集实时视频流→每帧图像经尺寸归一化预处理→加载本地YOLOv5轻量化模型推理→输出目标类别、置信度、边界框→OpenCV叠加矩形框和标签至原始画面→HDMI输出至显示器。形成“采集→推理→渲染→输出”闭环流水线，用户无需额外操作即可持续获得识别反馈。

1、立项背景和目标：针对小学项目式学习中教师难以同时兼顾多组学生、课堂过程数据难沉淀、学生创意表达支持不足等问题，建设以AI语音交互为核心的智能助教平台，将智能能力融入PBL小组协作，提升课堂参与度、个性化辅导能力和教师管理效率。 2、软件功能、核心功能模块介绍：平台包含学生端AI语音助教、声纹识别与对话分析、教师端课堂控制台、学习进度与心理状态洞察、AI生图、摄像头视觉识别、课堂硬件控制、账号与权限管理等模块。 3、业务流程、功能路径描述：教师创建课程和学习小组并配置任务，学生通过终端唤起AI助教进行提问、讨论和创意创作；系统按声纹区分参与者，记录对话并分析学习状态和进度，教师端实时查看并调节课堂节奏，AI生图和视觉模块输出辅助素材，课后沉淀学习记录和评价结果。

# GNU Radio Based QPSK System Final Version ## 1. 立项背景和目标 本项目基于 GNU Radio 搭建 QPSK 数字通信收发系统，面向软件无线电课程设计、通信原理实验和数字调制解调流程验证等场景。立项目标是完成一条从文本数据生成、编码、调制、信道传输到接收端同步、解调、解码的完整链路，并通过频谱图、星座图和 PDU 波形直观展示通信信号在不同处理阶段的变化。 ## 2. 软件功能和核心功能模块 软件主要功能是实现 QPSK 基带收发仿真与可视化调试。核心模块包括：`exam_simple_tx_rx.grc`，用于在 GNU Radio Companion 中查看和编辑流图；`exam_simple_tx_rx.py`，用于运行完整 Qt GUI 通信系统；ASCII 编码模块，用于将字符串转换为 7bit 比特流；扰码与 Barker 同步头模块，用于增强比特随机性并辅助帧同步；QPSK 调制、根升余弦滤波、信道模型、粗频偏同步、PFB 定时恢复、CMA 均衡、Costas 环和硬判决模块，用于完成发送、信道模拟和接收恢复；解码模块最终输出恢复文本到 `results/output_v2.txt`。 ## 3. 业务流程和功能路径 系统业务流程为：发送端先生成固定文本数据，将文本转换成 7bit ASCII 比特流，再经过扰码、同步头插入和 QPSK 星座映射形成复数符号；随后通过根升余弦滤波完成成形，并进入含采样率偏差和相位噪声的模拟信道。接收端先进行粗频偏估计与校正，再依次完成定时同步、均衡、载波同步和硬判决，最后利用 Barker 同步头定位帧边界，解扰并恢复 ASCII 字符。功能路径可通过打开 `exam_simple_tx_rx.grc` 查看，也可在 GNU Radio 环境中运行 `python exam_simple_tx_rx.py` 观察完整链路效果。 运行效果 【通信系统建模仿真-基于GNURadio的QPSK调制解调系统】 https://www.bilibili.com/video/BV1RkTUzYEdQ/?share_source=copy_web&vd_source=7a64ae92edb7d9a5a65c77e811252c4b