2025-5-11
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通过MCP协议实现硬件控制的Python框架,支持AI代理与自动化系统与物理设备的交互。

MCP 硬件项目概述

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🚀 项目概述

MCP 硬件访问库是一个全面的 Python 框架,通过模型上下文协议(Model Context Protocol, MCP)实现安全的硬件控制。它为 AI 代理和自动化系统提供了跨平台与物理设备交互的能力。

📊 项目统计

  • 总文件数: 40+ 个文件
  • 代码行数: ~5,000+ 行
  • 组件: 6 个主要子系统
  • 示例: 15+ 个演示脚本
  • 测试覆盖率: 完整的客户端/服务器测试

🏗️ 架构

核心组件

  1. 客户端系统
      • MCPHardwareClient: 用于硬件控制的异步客户端
      • MCPShell: 交互式命令行界面
      • 支持管道执行
  1. 服务器系统
      • MCPServer: 主服务器框架
      • 硬件专用服务器(GPIO、输入、音频、摄像头)
      • 协议处理和路由
  1. 安全层
      • 权限管理系统
      • 客户端认证
      • 操作审计
  1. 管道系统
      • 自动化命令序列
      • 条件执行
      • 错误处理和重试
      • 变量替换

💡 关键特性

1. 硬件控制

  • GPIO 操作: LED、按钮、传感器(Raspberry Pi)
  • 输入设备: 键盘和鼠标自动化
  • 音频系统: 录音、播放、TTS/STT(文本转语音/语音转文本)
  • 摄像头控制: 图像捕捉、人脸检测、运动检测
  • USB 设备: 设备枚举和管理

2. AI 集成

  • Ollama LLM 支持: 自然语言硬件控制
  • 语音助手: 语音识别和合成
  • 自动化代理: AI 驱动的硬件自动化

3. 交互式 Shell

4. 管道自动化

📁 项目结构

🚀 快速开始

安装

启动服务器

运行示例

AI 代理 <-> MCP 客户端 <-> MCP 服务器 <-> 硬件驱动

📚 示例应用

1. 交通灯系统

  • 使用 LED 模拟完整的交通灯
  • 行人过街功能
  • 定时控制和序列化

2. 安防系统

  • 运动检测警报
  • 摄像头监控
  • 多传感器集成
  • 自动化响应

3. 语音助手

  • 自然语言命令
  • 通过语音控制硬件
  • 语音反馈和确认

4. 自动化工作流

  • 自动化测试序列
  • 数据录入自动化
  • 系统监控和警报

🔧 支持平台

  • Raspberry Pi: 完整的 GPIO 和硬件支持
  • Linux: 输入自动化、音频、摄像头
  • Windows: 键盘/鼠标控制、音频
  • macOS: 输入设备、有限的硬件支持

🛡️ 安全特性

  • 细粒度权限系统
  • 客户端认证
  • 操作审计
  • 安全的协议通信
  • 输入验证和清理

📈 性能

  • 异步架构
  • 高效的协议处理
  • 资源池
  • 优化实时控制

🔄 集成选项

Python 应用

Shell 脚本

AI 代理

🎯 使用场景

  1. 家庭自动化: 控制灯光、传感器和设备
  1. 机器人: 电机控制、传感器集成
  1. 测试自动化: UI 测试、硬件验证
  1. 教育: 学习硬件编程
  1. 原型设计: 快速硬件开发
  1. 无障碍功能: 语音控制系统

🔮 未来增强

Web 界面仪表盘
云集成
移动应用控制
更多硬件支持
机器学习集成
分布式系统支持

📞 获取帮助

  • 文档: 参见 README.md 和示例
  • 问题: GitHub issue 跟踪器
  • 社区: 讨论论坛

🙏 致谢

  • Anthropic MCP 团队提供协议
  • Raspberry Pi 基金会提供硬件库
  • 开源社区贡献
MCP 硬件项目为构建硬件自动化系统、AI 控制设备和交互式硬件应用提供了坚实的基础。凭借其模块化架构和全面的示例,开发者可以快速创建复杂的硬件控制解决方案。
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