基于OPENMV和STM32的键鼠统一管家系统设计与实现

项目概述

键鼠统一管家是一个创新嵌入式项目，旨在通过人脸朝向识别实现一套键盘鼠标控制两台电脑的智能切换。该系统由OPENMV H7摄像头模块、STM32 NUCLEO-L476RG主控板和自制PCB扩展板组成，能够根据用户面部朝向自动将键鼠操作定向到对应的PC主机。

系统组成与工作原理

系统硬件核心包括三个部分：OPENMV H7负责图像采集和人脸检测，通过计算人脸中心位置与预设标定点的比较来判断朝向；NUCLEO-L476RG开发板作为USB Host连接用户键鼠，并接收OPENMV的GPIO信号控制数据转发；自制PCB板载两个STM32F070芯片作为USB Device，分别连接两台电脑，通过SPI从主控接收键鼠数据并模拟USB输入设备。

工作流程：OPENMV持续捕捉人脸图像，当检测到人脸中心偏向左侧时，其GPIO P1输出高电平、P2输出低电平，同时蓝色LED点亮；偏向右侧时则相反。主控STM32检测这些GPIO电平，将键鼠的USB HID数据通过SPI发送到对应的STM32F070（左侧或右侧），最终实现键鼠操作的智能切换。

关键技术实现

OPENMV图像处理

OPENMV运行MicroPython程序，初始化摄像头后加载Haar级联分类器进行人脸检测。程序计算人脸区域中心点坐标，与标定的中点位置比较：若当前中心点小于等于标定点且之前状态为左转，则切换为右转状态，改变GPIO和LED指示；反之亦然。代码中设置了外部中断用于标定校准，提高了系统适应性。

STM32主控程序

主控STM32配置为USB Host模式，通过USB协议解析键鼠数据包。同时，它监控OPENMV的GPIO输入，根据电平状态选择SPI从设备（对应左右两台电脑）。时钟配置为PLL输出48MHz，确保USB和SPI通信的时序要求。中断服务程序处理定时器和USB事件，实现实时数据转发。

USB Device端实现

两个STM32F070芯片作为SPI从设备，接收主控发来的键鼠数据，并通过USB端点模拟成标准HID设备向电脑发送输入报告。代码实现了完整的USB协议栈，包括设备枚举、配置描述符响应和数据传输状态机，确保被电脑识别为即插即用键鼠。

项目总结与展望

本项目成功演示了基于视觉识别的键鼠共享方案，作者通过参赛深入学习了MicroPython嵌入式开发和USB协议栈移植。目前系统限制在于需要用户头部相对摄像头位置固定，身体大幅移动会影响识别精度。未来可加入更复杂的姿态估计算法或多人脸跟踪以提升实用性。

更多详细内容，包括代码下载链接、实物照片和操作演示视频，请阅读原帖：【2024 DigiKey 创意大赛】 键鼠统一管家——作品提交