Ovládání Raspberry Pi GPIO pomocí hlasových služeb Amazon Alexa

Už jste někdy přemýšleli o reproduktoru, který lze ovládat hlasem !!! Co když můžeme ovládat naše domácí spotřebiče tímto způsobem a dělat tyto spotřebiče chytřejší? Hlasové asistenty se stávají populárnějšími, když směřujeme k éře systémů založených na AI a IoT. Slyšeli jste o Google Assistant, Apple Siri a Amazon Alexa . Jedná se o hlasové systémy AI založené na hlasu, které se od sebe navzájem liší, jsou jejich ekosystémy, a to je místo, kde Amazon Alexa vyniká nejvíce. Google, Apple a Amazon, všechny tyto společnosti již uvedly své inteligentní reproduktory, ale Amazon jako první představil inteligentní reproduktory. Na trhu jsou k dispozici inteligentní reproduktory Amazon echo, Echo Dot Spot atd.

Amazon poskytuje API pro používání své velmi populární hlasové služby Alexa. Je to open source a je k dispozici na Githubu. Dále můžete nainstalovat nebo integrovat Alexa na vlastní zařízení, jako je Raspberry Pi, a získat v tomto zařízení plnou funkčnost Amazon Echo.

Pomocí hlasové služby Alexa můžeme přehrávat hudbu, získávat informace o počasí, rezervovat vstupenky a mnoho dalšího. Musíte se jen „zeptat“. V tomto tutoriálu uvidíme, jak můžeme ovládat Raspberry Pi GPIO pomocí služeb Alexa Voice k rozsvícení LED.

Materiál:

Hardwarové požadavky:

1. Raspberry Pi 3 nebo Raspberry Pi 2 Model B a SD karta (8 GB nebo více)
2. Externí reproduktor s 3,5 mm AUX kabelem
3. Jakákoli webová kamera nebo mikrofon USB 2.0
4. Reléový modul
5. VEDENÝ

Poznámka: Webová kamera má vestavěný mikrofon, takže jej použijeme místo mikrofonu USB 2.0.

Softwarové aplikace a webové požadavky:

1. Zaregistrujte si účet u Alexa Voice Services
2. Zaregistrujte si účet na PubNub
3. Zaregistrujte si účet u IFTTT

Rovněž předpokládáme, že vaše Raspberry pi je již nastaveno na Raspbian OS a je připojeno k internetu. S těmito na místě pokračujeme v tutoriálu. Pokud jste v Raspberry Pi noví, projděte si nejprve Začínáme s Raspberry Pi.

Celý výukový program je hlavně rozdělen do 5 částí, které jsou následující:

1. Pokud nemáte monitor, musíme nastavit Raspberry Pi s SSH a VNC, také zkontrolovat připojení mikrofonu USB.
2. Nastavte si svého vývojáře na Amazonu a nainstalujte Alexa na Raspberry Pi
3. Nastavení PubNub a IFTTT pro domácí automatizaci Alexa
4. Hardwarové připojení
5. Pythonský kód pro Alexa Pi GPIO Control

Pokud chcete jednoduše ovládat LED pomocí svého hlasu, podívejte se také na náš projekt LED ovládaný hlasem na bázi Bluetooth.

Část 1: Nastavení Raspberry Pi pomocí SSH a VNC

Nejprve připojíme Raspberry Pi k SSH a VNC. V tomto sledujte výukové programy na oficiálních webových stránkách Raspberry Pi, odkazy jsou uvedeny níže.

Pro SSH: SSh odkaz

Pro VNC: VNC odkaz

Pokud máte Monitor, můžete tento krok opustit a přejít přímo ke kroku 2, kterým je Nastavení hlasové služby Alexa (Avs). Před tím musíme zkontrolovat připojení mikrofonu.

Kontrola mikrofonu webové kamery pomocí Raspberry Pi:

1. Otevřete terminál Raspberry Pi a zadejte příkaz arecord -l. Zobrazí se hardwarová zařízení připojená k Raspberry Pi, jak je znázorněno níže:

Karta 1 je mikrofon vaší webové kamery, který budeme používat. Pokud se nezobrazí, může být vaše webová kamera vadná.

2. Nyní zkontrolujte, zda mikrofon funguje, spuštěním příkazu nahrávání zvuku jako:

arecord /home/pi/Desktop/test.wav -D sysdefault: CARD = 1

3. Chcete-li přehrát nahraný zvuk, zadejte tento příkaz:

omxplayer -p -o local /home/pi/Desktop/test.wav

Pokud jste připojili Raspberry Pi k monitoru pomocí kabelu HDMI, je výchozí zvukový výstup přes reproduktor vašeho monitoru (pokud je v něm zabudovaný reproduktor). Chcete-li jej změnit na 3,5 mm, musíte zadat následující příkaz:

sudo raspi-config a přejděte na možnost Advance.

Ze seznamu vyberte Zvuk -> vyberte Síla 3,5 mm -> vyberte Ok a restartujte Raspberry Pi.

Nyní byste měli slyšet zvuk z 3,5 mm jacku.

POZNÁMKA: Pokud chcete zvýšit nebo snížit vstupní hlasitost mikrofonu, zadejte do terminálu alsamixer . Vyberte zvukovou kartu z terminálu stisknutím klávesy F6.

Stisknutím klávesy F4 změňte zisk Mic dB a nastavte jej, jak chcete.

Pokud máte mikrofon USB 2.0, postupujte při kontrole mikrofonu stejným způsobem. Zde jsme použili webovou kameru pro USB mikrofon.

Část 2: Nastavení účtu vývojáře Amazon a konfigurace služby Alexa Voice Services na Raspberry Pi:

Už jsme to podrobně vysvětlili v našem předchozím tutoriálu, kde jsme postavili inteligentní reproduktor Amazon Echo. Tady se zaměřujeme na ovládání Raspberry Pi GPIO s Alexou, takže znovu nevysvětlujeme celý proces, takže si přečtěte předchozí článek a připravte si reproduktor pomocí hlasových služeb Alexa nainstalovaných na vašem Raspberry pi.

Chcete-li Alexu otestovat, stačí ji probudit vyslovením jejího jména! Podívejte se na ukázkové video dané na konci tohoto tutoriálu.

Můžete se jí zeptat na teplotu ve vašem městě a zkontrolovat, zda funguje nebo ne.

Část 3: Nastavení PubNub a IFTTT pro domácí automatizaci Alexa Pi :

Pro ovládání Raspberry Pi GPIO pomocí této Alexa Pi potřebujeme pomoc PubNub python SDK a IFTTT. Dáme příkazy IFTTT prostřednictvím Alexa a PubNub dává signál RPi k zapnutí / vypnutí LED. Nejprve tedy nainstalujeme PubNub na Raspberry Pi.

Část 3-1: Instalace PubNub Python SDK:

PubNub poskytuje API pro zasílání zpráv k publikování / odběru jakékoli zprávy v jejich globální síti. Tady používáme IFTTT a Alexa k publikování zprávy na PubNub, kvůli tomu, že Raspberry Pi GPIO low / high. Tuto zprávu obdrží Raspberry Pi a Pi odpovídajícím způsobem rozsvítí nebo zhasne LED. Postupujte podle následujících kroků k nastavení PubNub na Raspberry Pi:

Krok 1: Otevřete terminál na svém RPi a spuštěním následujícího příkazu nainstalujte SDK:

sudo pip install pubnub == 3.9.0

Nainstalujte pouze verzi 3.9.0, jiná verze nebude fungovat s pythonovým skriptem, který budeme spouštět poslední.

Krok 2: Nyní přejděte na PubNub a přihlaste se pomocí svých přihlašovacích údajů.

Krok 3:. Získejte klíče pro publikování a odběr, které později použijeme.

Část 3-2: Nastavení IFTTT pro službu Amazon Alexa:

IFTTT je bezplatná webová služba, která uživatelům umožňuje vytvářet řetězce jednoduchých podmíněných příkazů zvaných „recepty“, které se spouštějí na základě změn v jiných webových službách, jako jsou Gmail, Facebook, Instagram a. IFTTT je zkratka „If This Then That“.

Pro tento projekt se IFTTT používá k výrobě Raspberry Pi GPIO LOW / HIGH na základě řečového příkazu přijatého službou Alexa běžící na RPi.

Při vytváření appletu postupujte takto:

Krok 1: - Přihlaste se do IFTTT pomocí svých přihlašovacích údajů nebo se zaregistrujte, pokud na něm nemáte účet.

Krok 2: - Na stránce Moje applety klikněte na Nový applet

Krok 3: - Klikněte na + toto

Krok 4: - Vyhledejte Amazon Alexa a klikněte na něj, přihlaste se pomocí podrobností účtu vývojáře Amazon.

Krok 5: - Vyberte spouštěč, řekněte konkrétní frázi

Krok 6: - Zadejte „ zapnout světlo“ jako frázi, klikněte na Vytvořit spouštěč.

Krok 7: - Klikněte na + to

Krok 8: - Vyhledejte Webhooky, klikněte na ně a vyberte Vytvořit webový požadavek

Krok 9: - Webhooks poskytuje požadavek REST WEB, použijte klíče Publish a Subscribe získané z PubNub a upravte následující adresu URL.

Odkaz

Krok 10: - Vložte upravenou adresu URL do textového pole URL.

Krok 11: - Nastavte metodu jako GET, Content jako application / json a klikněte na Uložit.

Krok 12: - Stejnými kroky vytvořte spouštěč pro „ zhasnutí světla “ a upravte adresu URL na následující.

Odkaz

Krok 13: - Nyní jsme připraveni se všemi webovými komponentami pro ukázku.

Část 4: Hardwarová připojení a obvodové schéma:

Pro tento projekt potřebujeme pro účely testování jednoduchou LED. Níže je schéma zapojení a hardwarová připojení k ovládání Raspberry Pi GPIO s Amazon Alexa.

Budeme používat GPIO18 v našem python skriptu, takže připojte relé vaší LED 18. Můžete to změnit v python skriptu.

Část 5: Pythonský kód pro ovládání LED:

Na konci tohoto kurzu najdete kompletní skript Pythonu.

Musíte upravit Pub a Sub klíč pomocí svých pubnub klíčů v kódu pythonu.

# Inicializujte klíče Pubnub pub_key = "****************************" sub_key = "*********** ************* "

Nyní spusťte skript

python alexaRpi.py

Nyní jsme všichni připraveni na ukázku. Než budete pokračovat, ujistěte se, že používáte všechny tři služby z části 1 (tři terminály).

Chcete-li zadat libovolný příkaz, musíte službu Alexa probudit voláním „Alexa“ pokaždé, když chcete odeslat příkaz. Uslyšíte pípnutí. Jakmile uslyšíte pípnutí, řekněte „ Alexa Trigger Zapněte světlo. „Vidíte, jak se světlo za chvíli rozsvítí. A pak, když řeknete „ Alexa Trigger Turn off the Light “, světlo by mělo zhasnout.

A je to…. Dále můžete přidat relé pro ovládání střídavého spotřebiče, dokonce můžete ovládat mnoho spotřebičů pomocí více relé a více GPIO pinů Raspberry pi.

Níže zkontrolujte kompletní kód a ukázkové video. Zde také zkontrolujte všechny naše projekty domácí automatizace.