«MicroDot» для LattePanda (или Raspberry Pi): 7 шагов (с изображениями)

Шаг 1. Обзор системы
Шаг 2: Схема MicroDot
Шаг 3: Построение MicroDot
Шаг 4: ЛаттеПанда
Шаг 5: LattePanda - Установите пример приложения Alexa
Шаг 6: LattePanda - Установите пользовательский движок WakeWord
Шаг 7: MicroDot для Raspberry Pi

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

MicroDot - это самодельная «кнопка» Alexa, предназначенная для подключения к LattePanda или Raspberry Pi с установленным приложением Alexa Sample. Это небольшой динамик со светодиодами и сенсорной / речевой активацией, который идеально подходит для использования на рабочем столе или в автомобиле.

* LattePanda для этого проекта любезно предоставлен DFRobot

Шаг 1. Обзор системы

ЛАТТЕ ПАНДА

LattePanda - это небольшой (размером с Raspberry Pi) компьютер с Windows 10 со встроенным Arduino для взаимодействия с реальным миром. Это действительно здорово - и это хорошая замена Raspberry Pi - особенно если у вас (как и я) есть проблемы с освоением Linux.

Я установил приложение Alexa Sample на Panda и реализовал свой собственный механизм пробуждения на основе встроенного в Windows SDK распознавания речи.

МИКРОДОТ

MicroDot состоит из небольшого усилителя и динамика с сенсорной решеткой и сине-белой светодиодной матрицей. Изначально MicroDot был разработан для размещения на приборной панели в моей машине, чтобы обеспечить мое автомобильное решение Alexa (в сочетании с моим предыдущим проектом - автомобильной стереосистемой с поддержкой Alexa). Мне нужна была не только функция пробуждения, но и активация касанием, потому что Алекса будет трудно услышать мое слово пробуждения, когда музыка будет громкой! (После активации Panda отправит сигнал в стереосистему, чтобы уменьшить громкость, пока Алекса слушает / говорит).

RASPBERRY PI

Для тех, кто более свободно владеет «Raspberry Pi», я описал в конце этого руководства, как связать MicroDot с Rapsberry Pi 3.

Шаг 2: Схема MicroDot

ЧАСТИ

6 резисторов SMD 220R 2 резистора SMD 470R 1 конденсатор SMD 10 мкФ 1 модуль сенсорного датчика TTP223 (https://www.ebay.com/itm/192097635565) 1 модуль усилителя PAM8403 3 Вт (https://www.ebay.com/ itm / 221895096190) 1 линейный потенциометр для большого пальца 10K (https://www.ebay.com/itm/401105807680) 1 керамический конденсатор 50 пФ 3 синие светодиоды 3 мм 3 белых светодиода 3 мм 3 мм 1 динамик 1,7 дюйма 4 Ом 3 Вт 1 тонкий черный кабель от старые наушники 1 x тонкий черный удлинительный USB-кабель длиной 1 м *

СТРОИТЕЛЬСТВО

Печатная плата MicroDot была изготовлена методом утюга на тонере на односторонней плате толщиной 0,8 мм - при такой толщине ее можно грубо нарезать острыми ножницами, а затем легко отпилить. Сначала установите все компоненты для поверхностного монтажа.

К сенсорной поверхности сенсора необходимо подключить провод, поэтому нужно соскрести небольшую область, чтобы к ней припаять. Я обнаружил, что в исходном режиме датчик был слишком чувствительным - он работал нормально, но после установки в корпус он часто срабатывал ложно из-за близости к металлическому динамику. Я заземлил металлический динамик - это немного помогло, но в конце концов мне пришлось обратиться к таблице данных.

В таблице данных TTP223 указано, что вы можете настроить чувствительность, поместив конденсатор (от 0 до 50 пФ) между сенсорным датчиком и землей. Датчик нормально работал с конденсатором 50пФ. Вы можете увидеть его размещение на картинке в следующем разделе.

Для подключения MicroDot к Panda используются два кабеля: - тонкий черный кабель от старой пары наушников для подключения аудио; - тонкий кабель USB использовался для подключения к GPIO (сенсорный датчик / светодиоды). Вам понадобится кабель с 6 отдельными разъемами (5 внутренних + экран). * Помните, что некоторые дешевые USB-кабели не имеют отдельного заземляющего контакта / экрана, или эти два могут быть подключены внутри (проверьте это, прежде чем разрезать кабель, убедившись, что есть непрерывность между внешними металлическими частями вилки и розетки. вилки, и что между заземляющим контактом и внешними металлическими частями нет непрерывности).

Используйте соединения USB-кабеля: красный = + 5 В, экран = GND, черный = сенсорный датчик, белый = белые светодиоды, зеленый = синие светодиоды. Вместо того, чтобы просто отрезать мопсы и подключать проводку, вы можете сделать то же, что и я. оставьте вилки включенными, отрежьте один длинный участок и один короткий (скажем, 200 мм) и вставьте два конца кабеля вместе. Таким образом, блок съемный. Просто убедитесь, что вы не подключаете к нему никаких реальных USB-устройств и не подключаете его к обычному USB-порту!

Шаг 3: Построение MicroDot

НАПЕЧАТАННЫЕ ЧАСТИ 3D

В прикрепленном zip-файле есть четыре детали, напечатанные на 3D-принтере: 1. Основная оболочка MicroDot - напечатана черным PLA2. База MicroDot - напечатана черным PLA3. Светодиодное кольцо - напечатано из белого PLA (прозрачное или полупрозрачное может быть лучше для более равномерного рассеивания света) 4. Прокладка для печатной платы - любого цвета - между динамиком и печатной платой.

Болты и гайки М2 используются для прикручивания основания к корпусу. Три болта M2 нужно вплавить в пазы на внутренней стороне корпуса. Они довольно маленькие, и вам может потребоваться «припаять» их на место с помощью дополнительной нити накала.

СВЕТОДИОДНЫЙ Массив

Белый и синий светодиоды устанавливаются в матрицу поочередно, как показано на рисунках. Выводы загибаются под углом 90 градусов к нижней части светодиода, и выводы вплавляются в кольцо горячим паяльником (обратите внимание на полярность). Нижняя часть светодиодов опилена, чтобы они были плоскими по отношению к поверхности кольца.

Катоды светодиодов соединены вместе проволочным кольцом, и они подключаются к самому нижнему контакту разъема. Другие контакты заголовка должны быть чередующимися синими / белыми для каждого отдельного светодиода.

СОСТАВЛЯЕМ ВМЕСТЕ

Решетка была вырезана из настольного бумажного держателя (на фото) с припаянной к одному краю проволокой. Сначала он вставляется в корпус, а затем в светодиодную матрицу (она должна быть вставлена под углом, как показано на рисунке, с прорезью, совмещенной с одним из штырей для винтов). Далее идет динамик (оберните верхнюю часть тонкой лентой, чтобы изолировать ее от края печатной платы). Затем прокладка, и печатная плата просто сидит сверху. Прикрутите основание, чтобы все было вместе.

При подключении аудиокабеля к LattePanda я обнаружил, что мне нужно использовать фильтр контура заземления звука (https://www.ebay.com/itm/371801191297), чтобы получить хороший звук. Обратите внимание, что на фотографиях я использую аудиовыход своего видеоадаптера HDMI-VGA, но вполне нормально использовать встроенный аудиовыход.

Вам также понадобится usb-микрофон (https://www.ebay.com/itm/332148968227).

Шаг 4: ЛаттеПанда

НАСТРАИВАТЬ

Panda выпускается в моделях 2G / 32G и 4G / 64G с лицензией Windows 10 или без нее. Я использовал модель 2G / 32G с лицензией Windows 10:

Пожалуйста, ознакомьтесь с официальной документацией по настройке вашего LattePanda (https://docs.lattepanda.com) Здесь нет ничего слишком сложного, но обратите внимание на инструкции по включению вашей Panda (https://docs.lattepanda.com/ content / getStarted / powe…).

Мне показалось, что с первого раза все заработало (что приятно отличается от моего опыта с Raspberry Pi).

Важным моментом является то, что вам действительно нужно какое-то охлаждение для Panda. Я использовал несколько наклеенных радиаторов сверху и снизу (нижняя сторона становится особенно горячей).

На этой схеме подробно описаны входы и выходы Arduino: https://docs.lattepanda.com/content/hardware/inputs … Мы будем использовать массив из 3-х контактных разъемов с левой стороны для подключения к MicroDot (D9, D10 и D11), а также гнездо аудиовыхода.

Шаг 5: LattePanda - Установите пример приложения Alexa

СКАЧАТЬ

Приложение Alexa Sample доступно здесь:

github.com/alexa/alexa-avs-sample-app/

Нажмите кнопку «Клонировать» или «Загрузить» и загрузите файл в формате.zip.

Создайте каталог на диске c C: / ALEXA и извлеките содержимое zip-архива, чтобы заархивированный каталог с именем samples находился непосредственно в каталоге ALEXA (то есть C: / ALEXA / samples \…)

УСТАНОВКА

Официальные полные инструкции по установке в Windows находятся здесь:

github.com/alexa/alexa-avs-sample-app/wiki…

Есть несколько шагов, и это займет некоторое время, но я обнаружил, что с Windows все прошло гладко с первого раза.

Вам понадобится хороший текстовый редактор для редактирования некоторых файлов конфигурации (Блокнот не подходит, так как файлы имеют окончания строк в стиле Linux). Я использовал Notepad ++, который доступен здесь:

Несколько примечаний к официальным инструкциям:

Часть 3 - Зависимости

Моя Panda 64-битная, поэтому я загрузил все 64-битные версии, но если вы устанавливаете на 32-битную систему, вам нужно будет использовать 32-битные версии. Примечание: не смешивайте 32- и 64-битные версии зависимостей.

Ссылка, показанная для медиаплеера VLC, приведет вас к 32-битной версии. Чтобы получить 64-разрядную версию, перейдите по этой ссылке: https://www.videolan.org/vlc/download-windows.html и на кнопке загрузки щелкните стрелку, а затем - Установщик для 64-разрядной версии.

Для установки JDK я использовал версию: jdk-8u144-windows-x64 Для nodejs, которые я использовал: Установщик Windows (.msi) 64 бит Для Maven: apache-maven-3.5.0-bin.zip Для OpenSSL я использовал: Win64 OpenSSL v1.1.0f

Часть 5 - Метод аутентификации

Выберите 5a - сервер Nodejs. Если при запуске команды npm вы получаете сообщение об ошибке, вам необходимо добавить каталог nodejs в переменную среды path (это объясняется в инструкциях, как это сделать).

Часть 6 - Запуск примера приложения

При редактировании файла config.json установите для wakeWordAgentEnabled значение true, поскольку в следующем разделе мы будем устанавливать собственный механизм слова пробуждения (механизм слова пробуждения, включенный в пример приложения, работает только с Linux).

Если вы получаете сообщение об ошибке при выполнении команды mvn, вам необходимо добавить каталог maven / bin в переменную среды пути.

Когда вы запустите приложение, вы должны увидеть графический интерфейс, показанный на скриншоте. Когда вы нажмете на значок, вы сможете поговорить с Alexa. Это базовое приложение Alexa, но нам понадобится нечто большее!

Следующими шагами будет установка пользовательского механизма пробуждения, чтобы вы могли просто сказать «Alexa» для активации, а также иметь возможность использовать сенсорный датчик через вход Arduino. Нам также нужно сделать так, чтобы приложение запускалось автоматически при запуске и загоралось несколько светодиодов, когда Alexa слушает и говорит.

Шаг 6: LattePanda - Установите пользовательский движок WakeWord

WAKEWORD ENGINE

Механизм WakeWord позволяет разбудить Alexa по произнесенному слову (обычно «Alexa»), вместо того, чтобы нажимать кнопку. В примере приложения есть два варианта движка WakeWord: сенсорный или KITT. AI. Однако реализация для них в примере приложения работает только для Linux. Оба эти движки также подчиняются определенным лицензионным требованиям.

Здесь я реализую настраиваемый движок слова пробуждения, основанный на собственном SDK распознавания речи Windows 10. Таким образом, это также не требует каких-либо дополнительных лицензионных требований.

УСТАНОВИТЬ ЗАВИСИМОСТИ

Microsoft Speech Platform - среда выполнения (версия 11) https://www.microsoft.com/en-gb/download/details.a…x86_SpeechPlatformRuntime\SpeechPlatformRuntime.msi (32-разрядная версия) или x64_SpeechPlatformRuntime / SpeechPlatformRuntime.msi (64-разрядная версия)

Платформа Microsoft Speech Platform - языки времени выполнения (версия 11)

Мой собственный движок WakeWord был написан на C # в Visual Studio 2017. Я предоставил здесь окончательный исполняемый файл, а также исходный код. Если вы хотите скомпилировать его самостоятельно, то вам также понадобится это:

Microsoft Speech Platform - комплект для разработки программного обеспечения (SDK) (версия 11) https://www.microsoft.com/en-gb/download/details….|x86_MicrosoftSpeechPlatformSDK\MicrosoftSpeechPlatformSDK.msi (32-разрядная версия) или x64_MicrosoftSpeechPlatformSDK / MicrosoftSpeechPlatformSDK / MicrosoftSpeech 64 бит)

Поместите WakeWordPanda.exe (и alexa_run.bat) в каталог ALEXA. Эта программа выполняет следующие задачи: - Прослушивает слово пробуждения "Alexa" - Контролирует сенсорный датчик ввода - Управляет СИНИМ и БЕЛЫМ светодиодами

Обратите внимание, что я разработал это на другом компьютере с Windows 10, поэтому мне не нужно было устанавливать Visual Studio на LattePanda, так как я не хотел использовать гигабайты. Я подключил Arduino Uno с установленной StandardFirmata (https://www.lattepanda.com/docs/#SetuptheArduino) к компьютеру разработчика, чтобы я мог также разрабатывать с входами / выходами Arduino. Исходный код Visual Studio также прилагается, если вы хотите изменить и / или скомпилировать его самостоятельно.

ИЗМЕНИТЬ КЛИЕНТА JAVA

Клиенту Java нужно добавить в код несколько дополнительных строк. Это необходимо для правильной работы светодиодов:

Когда Alexa слушает, в движок WakeWord отправляется сигнал PAUSE_WAKE_WORD_ENGINE. Я использовал этот сигнал, чтобы узнать, когда включить СИНИЙ (светодиод прослушивания Alexa). При получении сигнала RESUME_WAKE_WORD_ENGINE синий светодиод гаснет, а БЕЛЫЙ (светодиод, говорящий с Alexa) включается. Дополнительный код отправляет еще один сигнал RESUME_WAKE_WORD_ENGINE, когда Алекса перестает говорить, чтобы движок WakeWord знал, когда выключить белый светодиод.

Перейдите к: C: / ALEXA / samples / javaclient / src / main / java / com / amazon / alexa / avs и откройте AVSController.java в текстовом редакторе. Скопируйте код из прикрепленного файла Extra_Code.txt. Его нужно вставить в двух местах:

1. В функции public void onAlexaSpeechFinished () сразу после оператора: loadedDirectiveThread.unblock ();

2. В функции private void handleAudioPlayerDirective (директива Directive) непосредственно перед оператором: player.handleStop ();

Я также изменил назначение сигнала CONFIRM, чтобы движок WakeWord знал, ответила ли Алекса. Это необходимо для отмены 5-секундного тайм-аута, который произойдет, если нет ответа. Скопируйте код из Extra_Code2.txt и вставьте в одно место:

1. В функции public void onAlexaSpeechStarted () сразу после оператора loadedDirectiveThread.block ();

Теперь вам нужно перекомпилировать Java-клиент. Откройте командную строку и перейдите к C: / ALEXA / samples / javaclient. Введите: mvn install, чтобы перекомпилировать.

Если вы запустите Companion Service и приложение Java Alexa, как раньше, а затем дважды щелкните WakeWordPanda.exe, подождите, пока он подключится, и тогда вы сможете активировать Alexa, сказав «Alexa».