用STM32人工智能开发板打造人脸识别项目

▲硬件介绍

电源电路：开发板采用USB 5v供电，从左至右依次是输入、接地、输出。此外C2和C3是输出滤波电容，作用是抑制自激振荡，如果不接这两个电容，通常线性稳压器的输出会是个振荡波形。

　　

C4是输入电容，对于交流电压整流输入，它们的第一个作用是把单向脉动电压转换成直流电压，在本图中输入已经是 5V直流电源了，它们的作用就是防止断电后出现电压倒置，因此通常输入电容的容量应该大于输出电容。

如下图：

USB转串口电路：开发板采用CH340作串口芯片, CH340 是一个USB 总线的转接芯片，实现USB 转串口、USB 转IrDA 红外或者USB 转打印口。 在串口方式下，CH340 提供常用的MODEM联络信号，用于为计算机扩展异步串口，或者将普通的串口设备直接升级到USB 总线

Led指示电路：开发板采用d2作Led指示,高电平点亮。

▲开发板核心：STM32F407VGT6

• STM32F407VGT6参数：32位Flash MCU,USB,CAN,11个计时器，3个ADC和13个通信接口
• 制造商: STMicroelectronics
• 产品种类: ARM微控制器 – MCU
• 核心: ARM Cortex M4
• 数据总线宽度: 32 bit
• 最大时钟频率: 168 MHz
• 程序存储器大小: 1 MB
• 数据 RAM 大小: 192 kB
• ADC分辨率: 12 bit
• 工作电源电压: 1.8 V to 3.6 V
• 最大工作温度: 85 C
• 安装风格: SMD/SMT
• 商标: STMicroelectronics
• 数据 Ram 类型: SRAM
• 接口类型: CAN, I2C, I2S, SPI, UART
• 最小工作温度: – 40 C
• ADC通道数量: 16
• 输入/输出端数量: 82 I/O
• 计时器/计数器数量: 10 Timer

下载接口：swd

SWD，全称是Serial Wire Debug(串行调试)，它的接线方式较JTAG简单，2线式：SWDIO–串行数据线、SWDCLK–串行时钟线，一般在设计PCB时，会预留4个2.54mm的排座，这种接线方式适合引脚少的芯片，充分利用芯片资源

▲以太网通信LAN8720：

LAN8720A 是低功耗的 10/100M 以太网 PHY 层芯片， I/O 引脚电压符合 IEEE802.3-2005 标准，支持通过 RMII 接口与以太网 MAC 层通信，内置 10-BASE-T/100BASE-TX 全双工传输模块，支持 10Mbps 和 100Mbps。

LAN8720A 可以通过自协商的方式与目的主机最佳的连接方式(速度和双工模式)，支持 HPAuto-MDIX 自动翻转功能，无需更换网线即可将连接更改为直连或交叉连接。LAN8720A 的主要特点如下：

 高性能的 10/100M 以太网传输模块

 支持 RMII 接口以减少引脚数

 支持全双工和半双工模式

 两个状态 LED 输出

 可以使用 25M 晶振以降低成本

 支持自协商模式

 支持 HP Auto-MDIX 自动翻转功能

 支持 SMI 串行管理接口

 支持 MAC 接口

LAN8720A 的引脚数是比较少的，因此，很多引脚具有多个功能。这里，我们介绍几个重要的设置。

1， PHY 芯片地址设置

LAN8720A 可以通过 PHYAD0 引脚来配置，该引脚与 RXER 引脚复用，芯片内部自带下拉电阻，当硬复位结束后， LAN8720A 会读取该引脚电平，作为器件的 SMI 地址，接下拉电阻时（浮空也可以，因为芯片内部自带了下拉电阻），设置 SMI 地址为 0，当外接上拉电阻后，可以设置为 1。

2， nINT/REFCLKO 引脚功能配置

nINT/REFCLKO 引脚可以用作中断输出，或者参考时钟输出。通过 LED2（ nINTSEL）引脚设置， LED2 引脚的值在芯片复位后，被 LAN8720A 读取，当该引脚接上拉电阻（或浮空，内置上拉电阻），那么正常工作后， nINT/REFCLKO 引脚将作为中断输出引脚（选中 REF_CLKIN 模式）。当该引脚接下拉电阻时，正常工作后， nINT/REFCLKO 引脚将作为参考时钟输出（选中 REF_CLK OUT 模式）。

在 REF_CLK IN 模式，外部必须提供 50Mhz 参考时钟给 LAN8720A 的 XTAL1（ CLKIN）引脚。

在 REF_CLK OUT 模式， LAN8720A 可以外接 25Mhz 石英晶振，通过内部倍频到 50Mhz，然后通过 REFCLKO 引脚，输出 50Mhz 参考时钟给 MAC 控制器。这种方式，可以降低 BOM成本。

3， 1.2V 内部稳压器配置

LAN8720A 需要 1.2V 电压给 VDDCR 供电，不过芯片内部集成了 1.2V 稳压器，可以通过LED1(REGOFF)来配置是否使用内部稳压器，当不使用内部稳压器的时候，必须外部提供 1.2V电压给 VDDCR 引脚。这里我们使用内部稳压器，所以我们在 LED1 接下拉电阻（浮空也行，内置了下拉电阻），以控制开启内部 1.2V 稳压器。

▲Marvell 88W8782 SDIO wifi

8782是一款高性能、低功耗、体积小SDIO接口无线模组，符合IEEE802.11N标准，并向下兼容IEEE802.11B/G标准，支持IEEE 802.11i安全协议，以及IEEE 802.11e标准服务质量，其极高的兼容性，能够快速、方便的与无线设备互相联通，支持新的64/128位WEP数据加密，支持WPA-PSK/WPA2-PSK,WPA/WPA2安全机制，无线传输速率高达150M，是普通11B产品的10倍。

2.应用领域

• 平板电脑，笔记本电脑，机顶盒

• 游戏平台

• 消费电子设备（电视，DVD播放机，蓝光播放器等）

• 手机和其他移动应用

• 影像平台（打印机，数码相机，数码相框）

• 阅读器

3.主要特性

• 符合802.11n标准，高达150Mbps的无线传输速率；

• 高集成单芯片设计，体积更小，功耗更低；

• 持深度睡眠和待机模式的低功耗操作；

• 支持客户端实施IEEE省电模式；

• 发射波束形成支持

▲摄像头OV2640

OV2640摄像头模块，采用1/4寸的OV2640百万高清CMOS传感器制作，具有高灵敏度、高灵活性、支持JPEG输出等特点，并且可以支持曝光、白平衡、色度、饱和度、对比度等众多参数设置，支持JPEG/RGB565格式输出，可以满足不同场合需求。

▲温湿度dht11

DHT11是一款有已校准数字信号输出的温湿度传感器。其精度湿度 -5%RH， 温度 -2℃，量程湿度20-90%RH， 温度0~50℃。

▲红外接口

红外发光二极管是一种能发出红外线的二极管，通常应用于遥控器等场合。常用的红外发光二极管其外形和发光二极管LED相似，发出红外光。

管压降约1.4v，工作电流一般小于20mA。为了适应不同的工作电压，回路中常常串有限流电阻。

▲音频接口

使用STM32 自带ADC对MIC进行采样

▲板载继电器

继电器是一种电控制器件，是当输入量（激励量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。

▲人脸识别使用方法

开发需要具有外网访问能力，即开发板需要连接到路由器 WIFI 热点，或者通过网线将开发板连到路由。接入外部 平台的所有代码都整合在 easy-IoT.rar 中，同样的我们提供 UCOS2、 UCOS3、FreeRTOS 三个平台的代码，建议使用 UCOS2 的工程。

编译代码前需要将路由器 WIFI 热点的名字和密码修改到代码中， 具体位置为：easyiotappsrchttpdweb_cfg.c 的 default_web_cfg 函数 中。如下所示：

通常只要填写路由器热点名称和密码就可以了，开发板将会通过 DHCP 自动获得 IP 地址。特殊情况下，如果想 WIFI 网卡或者以太网卡 使用静态的 IP 地址，可以将上面对应的 auto_get 值改为 0。

开发板支持基于百度人工智能 AI 平台的图像以及语音类 AI 应用， 同时也支持接入 OneNet 物联网平台，阿里云物联网平台。由于开发版 资源限制（主要是内存限制），接入不同平台的应用不能同时运行， 我们通过一些宏开关对将运行的某个应用进行使能。

这个配置在源代码 easyiotconfigapp_cfg.h 中，用户需要根据自己想运 行的程序把对应的宏设置为 1。

百度 AI 人工智能平台提供语音识别，语音合成，人脸识别，物体识别等 AI 能力，我们只 要以 HTTPS 的方式向平台请求服务，就可以得到 AI 分析结果。在使用人脸识别功能之 前，也需要在百度平台注册，创建应用，并管理人脸库。

注册并登陆百度云平台，在控制台上选择人脸识别，进入如下界面，可以创建应用。

创建的应用默认只能访问人脸识别相关的 API，这里我们手动选上百度语音和图像识别相 关的 API 接口。这样设置的好处是我们后面的其他 AI 功能测试可以复用这个应用，而不用 再去创建新的应用。

创建好应用后，百度 AI 平台会给应用分配好 API Key 和 Secret Key，如下图所示，这两个 信息非常重要，后面我们将填写到代码中。

接下来，需要进行人脸库管理，我们需要将用户的人脸信息录入到应用中，作为后续人脸 认证的参考。如下图所示。

在应用的人脸库中新建组，并将组名填写为 test_group_1（非常重要）。

之后在这个组中创建用户，并上传用户人脸照片，注意这里的人脸照片清晰，后续识别的 准确度越高。创建用户名填写为 test_user_1（非常重要）。

到这里应用和人脸库管理就结束了。

我们把应用的 API Key 和 Secret Key 填写到代码 baidu-aibaidu_ai_face.c 对应的宏中，如下 图所示。

同时，将人脸识别应用对应的宏打开，如下，重新编译并下载代码到开发板。

人脸识别应用主要实现为一个人脸识别控制继电器开关的功能，测试时，将开发板摄像头 对准人脸（人脸相隔 40~60cm），如果开发板检查到当前人脸和人脸库中的匹配，则会使 继电器闭合，否则断开继电器。用户可以在继电器上接入小台灯来实现台灯的实时人脸控 制。

更多的创客开发板，开发套件可以直接购买啦，只需要你关注电子芯吧客微信公众号，点击菜单栏“硬件商城”！点击下方链接了解产品详情~