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Asistente de voz de hogar inteligente AHURATUS

N | Sólido


N | Sólido


Asistente de voz de hogar inteligente AHURATUS


Desarrollado por Ehsan Shaghaei
Universidad de Innopolis
Club Científico AHURATUS .

STM32F103ZET6 UNIVERSAL BOARD


Introduccion


AHURATUS Smart Home Voice Assistant es un dispositivo IOT desarrollado para controlar otros dispositivos domésticos mediante la detección de voz. Nota: Este dispositivo está hecho SOLO para fines académicos.


Enfoque


Descripción


"AHURATUS Smart Home Voice Assistant" utiliza un proceso ARM Cortex-M3 para ejecutar las instrucciones, así como varios dispositivos periféricos para disminuir la complejidad de los cálculos del bus de datos y del circuito de RF.


Lista de materiales


# #Nombre del componentePapelEnlaces a documentos técnicos
1STM32F103ZET6Proceso y controlHoja de datos
2Módulo Bluetooth HC-05Conexión de radio BluetoothHoja de datos
3Adaptador 220-5V AC-DCAlimentando el circuitoHoja de datos
4 4LED o Mosfets o RelésA la salida del sistemaHoja de datos

Banco de trabajo y softwares


# #Nombre del softwarePapelEnlaces y referencias
1STM32CubeIDEIDE para codificar nuestras instruccionesEnlace
2GNU-ARMCompilador C para procesadores ARMEnlace
3JlinkProgramador y depuradorEnlace
4 4HERCULESSoftware de monitoreo SerialPortEnlace
5 5Arduino Voice ControlAplicación de Android para enviar datos a nuestro dispositivoEnlace

STM32F103ZET6 UNIVERSAL BOARD


Detalles


Utilizamos controladores HAL que fueron provistos por el fabricante del procesador para reducir la complejidad de la verificación de fallas y el uso directo de periféricos. Utilizamos HC-05 para recibir datos de nuestro usuario a través de una conexión inalámbrica estableciendo la configuración del módulo mediante el siguiente comando AT:


Transmitir: AT + UART = 115200, 0, 0
Respuesta: OK
_ Nota: para aplicar los comandos AT, debe conectar el pin KEY al nivel ALTO.

Al usar STM32CubeIDE configuramos los registros periféricos de la siguiente manera:


  • UART2 (puerto serie HC-05):

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; if (HAL_UART_Init(&huart2) != HAL_OK) { Error_Handler(); }

  • UART1 (Supervisión del puerto serie a través del puerto estándar RS-232):

  huart1.Instance = USART1; huart1.Init.BaudRate = 115200; huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B; huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1; huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE; huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX; huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE; huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16; if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK) { Error_Handler(); }

  • Canales DMA 11, 15 y 16 (Acceso directo a memoria para UART2 RX y UART1 RX y UART1 TX respectivamente):

  /* DMA controller clock enable */ __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE(); /* DMA interrupt init */ /* DMA1_Channel1_IRQn interrupt configuration */ HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel1_IRQn, 0, 0); HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel1_IRQn); /* DMA1_Channel5_IRQn interrupt configuration */ HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel5_IRQn, 0, 0); HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel5_IRQn); /* DMA1_Channel6_IRQn interrupt configuration */ HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel6_IRQn, 0, 0); HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel6_IRQn);

Además, configuramos los modos GPIO de la siguiente manera para controlar nuestros LED u otros dispositivos.


  /* GPIO Ports Clock Enable */ __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE(); /*Configure GPIO pin Output Level */ HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET); /*Configure GPIO pin Output Level */ HAL_GPIO_WritePin(GPIOF, LED3_Pin|GPIO_PIN_7|LED1_Pin, GPIO_PIN_RESET); /*Configure GPIO pin Output Level */ HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, LED4_Pin|GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET); /*Configure GPIO pin Output Level */ HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, GPIO_PIN_6|LED2_Pin|GPIO_PIN_11, GPIO_PIN_RESET); /*Configure GPIO pin : PE2 */ GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; HAL_GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStruct); /*Configure GPIO pins : PE3 PE4 PE6 */ GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_3|GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_6; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; HAL_GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStruct); /*Configure GPIO pin : PE5 */ GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; HAL_GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStruct); /*Configure GPIO pins : LED3_Pin PF7 LED1_Pin */ GPIO_InitStruct.Pin = LED3_Pin|GPIO_PIN_7|LED1_Pin; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; HAL_GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStruct); /*Configure GPIO pin : PA0 */ GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); /*Configure GPIO pins : LED4_Pin PB2 */ GPIO_InitStruct.Pin = LED4_Pin|GPIO_PIN_2; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct); /*Configure GPIO pin : PB10 */ GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_10; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct); /*Configure GPIO pin : PB11 */ GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_11; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct); /*Configure GPIO pins : PG6 LED2_Pin PG11 */ GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6|LED2_Pin|GPIO_PIN_11; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; HAL_GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStruct); /*Configure GPIO pin : PG8 */ GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; HAL_GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStruct);

Finalmente, escribimos el siguiente código en la función c main() para ejecutar nuestro algoritmo de decodificación de comandos:


 HAL_UART_Transmit(&huart1,"Ping->> AHURATUS VOICE ASSISTANT\r\n", sizeof("Ping->> AHURATUS VOICE ASSISTANT\r\n"), 1); int i; for (i=0; i<100;i++){ data[i] = '\0'; } HAL_UART_Receive_DMA(&huart2, data, sizeof(data)); while (1) { if(strlen(data)>2){ if(strcasecmp( data,"Hey")==0){ HAL_UART_DMAStop(&huart2); HAL_UART_Transmit(&huart1, "How can I help you ?\r\n", sizeof("How can I help you ?\r\n"), 100);//Users Signal Receieved! int i; for (i=0; i<100;i++){ data[i] = '\0'; } HAL_UART_Receive_DMA(&huart2, data, sizeof(data));// Polling for new data int FLG = 1; while(!strlen(data)){ if(FLG){ HAL_UART_Transmit(&huart1, "Polling for Command ...\r\n", sizeof("Polling for Command ...\r\n"), 1); } FLG= 0; //wait... } HAL_Delay(200);//short delay to recieve the rest of data; if( (!strcasecmp(data,"turn on light one")) ||(!strcasecmp(data,"turn on light 1")) ){ HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_GPIO_Port,GPIO_PIN_SET); HAL_UART_Transmit(&huart1, "Light 1 Turned ON\r\n", sizeof("Light 1 Turned ON\r\n"), 1); }else if( (!strcasecmp(data,"turn off light one")) ||(!strcasecmp(data,"turn off light 1")) ){ HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_GPIO_Port,GPIO_PIN_RESET); HAL_UART_Transmit(&huart1, "Light 1 Turned OFF\r\n", sizeof("Light 1 Turned OFF\r\n"), 1); }else if( (!strcasecmp(data,"turn on light two")) ||(!strcasecmp(data,"turn on light 2")) ){ HAL_GPIO_WritePin(LED2_GPIO_Port, LED2_GPIO_Port,GPIO_PIN_SET); HAL_UART_Transmit(&huart1, "Light 2 Turned ON\r\n", sizeof("Light 2 Turned ON\r\n"), 1); }else if( (!strcasecmp(data,"turn off light two")) ||(!strcasecmp(data,"turn off light 2")) ){ HAL_GPIO_WritePin(LED2_GPIO_Port, LED2_GPIO_Port,GPIO_PIN_RESET); HAL_UART_Transmit(&huart1, "Light 2 Turned OFF\r\n", sizeof("Light 2 Turned OFF\r\n"), 1); }else if( (!strcasecmp(data,"turn on light three")) ||(!strcasecmp(data,"turn on light 3")) ){ HAL_GPIO_WritePin(LED3_GPIO_Port, LED3_GPIO_Port,GPIO_PIN_SET); HAL_UART_Transmit(&huart1, "Light 3 Turned ON\r\n", sizeof("Light 3 Turned ON\r\n"), 1); }else if( (!strcasecmp(data,"turn off light three")) ||(!strcasecmp(data,"turn off light 3")) ){ HAL_GPIO_WritePin(LED3_GPIO_Port, LED3_GPIO_Port,GPIO_PIN_RESET); HAL_UART_Transmit(&huart1, "Light 3 Turned OFF\r\n", sizeof("Light 3 Turned OFF\r\n"), 1); }else if( (!strcasecmp(data,"turn on light four")) ||(!strcasecmp(data,"turn on light 4")) ){ HAL_GPIO_WritePin(LED4_GPIO_Port, LED4_GPIO_Port,GPIO_PIN_SET); HAL_UART_Transmit(&huart1, "Light 4 Turned ON\r\n", sizeof("Light 4 Turned ON\r\n"), 1); }else if( (!strcasecmp(data,"turn off light four")) ||(!strcasecmp(data,"turn off light 4")) ){ HAL_GPIO_WritePin(LED4_GPIO_Port, LED4_GPIO_Port,GPIO_PIN_RESET); HAL_UART_Transmit(&huart1, "Light 4 Turned OFF\r\n", sizeof("Light 4 Turned OFF\r\n"), 1); } }else{ HAL_UART_Transmit(&huart1, "ERROR-> INVALID Command\r\n", sizeof("ERROR-> INVALID Command\r\n"), 1); } HAL_UART_DMAStop(&huart2); for (i=0; i<100;i++){ data[i] = '\0'; }//makes the buffer empty HAL_UART_Receive_DMA(&huart2, data, sizeof(data)); } }

Luego, usamos un dispositivo Android para conectarnos a nuestro sistema por Bluetooth . Utilizamos la aplicación "Arduino Voice Control" para enviar voz a nuestro sistema.
por palabra clave "HEY" nuestro sistema sondea los siguientes comandos y sigue sus comandos de voz como se mencionó anteriormente.


Conclusión


El proyecto "AHURATUS Smart Home Voice Assistant" se puede utilizar para tener un dispositivo doméstico inteligente funcional simple y barato mediante algunas modificaciones simples en el circuito; tales como:


  • Uso de un MOSFET y un circuito de aislamiento de CA para controlar dispositivos con voltajes de trabajo de CA
  • Uso de modulación de ancho de pulso (PWM) para tener más control sobre la salida
  • Use TRIAC para tener un ajustador de nivel de luz ajustable
  • Diseñe una mejor aplicación para tener una mejor interacción con el usuario.
  • use Kinect u otros dispositivos de detección de movimiento para medir que el dispositivo sea compatible con los gestos de los usuarios.

Saludos
Ehsan shaghaei
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Source: https://habr.com/ru/post/475960/

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