玩嗨OpenHarmony：基于OpenHarmony的機(jī)械狗進(jìn)階版——聽(tīng)話的狗子

原文引自CSDN社區(qū) 《[立創(chuàng)&傳智&黑馬程序員&CSDN]訓(xùn)練營(yíng)——仿生機(jī)械狗》

編者按 昨天的《玩嗨OpenHarmony：基于OpenHarmony的仿生四足狗開(kāi)發(fā)分享》，大家看到了一只12個(gè)自由度可在3D空間移動(dòng)的機(jī)械狗的開(kāi)發(fā)心得。今天分享的機(jī)械狗會(huì)更上一層樓，不僅僅支持藍(lán)牙操控實(shí)現(xiàn)復(fù)雜動(dòng)作，而且還是支持通過(guò)語(yǔ)音控制的哦。相信大家會(huì)喜歡。 1. 功能描述 話不多說(shuō)，我們先上圖上視頻： 正視圖：

俯視圖：

視頻展示： 狗狗名字叫小嘉，目前這只狗狗已經(jīng)支持語(yǔ)音控制前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、扭身子、握手、跳躍等；支持AP模式，用終端連接熱點(diǎn)，訪問(wèn)網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行控制；還支持使用HC05和藍(lán)牙調(diào)試器進(jìn)行控制；超聲波避障還在優(yōu)化中。 2. 硬件介紹 電源： 由于整個(gè)項(xiàng)目需要驅(qū)動(dòng)9個(gè)舵機(jī)，需要比較大的電流，所以供電選用兩節(jié)18（直徑）65（長(zhǎng)度）0（圓柱形）鋰電池，電源部分主要使用12V-5V，以及5V-3.3V的LDO（這里有個(gè)優(yōu)化點(diǎn)，當(dāng)時(shí)圖簡(jiǎn)單，使用的都是LDO（編者注：Low Dropout Regulator 線性穩(wěn)壓電源 的英文縮寫(xiě)），實(shí)測(cè)發(fā)熱還是比較嚴(yán)重，后面有打算換成DC/DC進(jìn)行供電）。 用到了LM1084 (商城料號(hào)：C259973)和UZ1084（商城料號(hào)：C84897）。

實(shí)際使用電路如下：

2.1 主控電路： 主控使用的是傳智教育的HI3861模組（商城料號(hào)C2923578），該模組內(nèi)置最小系統(tǒng)電路，簡(jiǎn)化了該部分電路設(shè)計(jì)，只需要額外增加一個(gè)復(fù)位電路以及在電源部分添加一個(gè)100nF的旁路電容C7（大電容濾除低頻噪聲，小電容濾除高頻噪聲）即可。

下載電路： 在之前的鴻蒙訓(xùn)練營(yíng)，沒(méi)有添加CH340需要外部接線，給我人接麻了，疼定思痛，加上了CH340G模塊，由于使用的是Typec接口，所以在CC1和CC2要下來(lái)倆個(gè)電阻，方便電腦識(shí)別如果不加有可能會(huì)識(shí)別不到。另外，Hi3861是3.3V電壓基準(zhǔn)，為了保證統(tǒng)一電平，這里CH340G采用3.3V供電（上一期筆者有用5V供電燒錄失敗的經(jīng)歷）所以對(duì)應(yīng)的V3端口也要接3.3V，而非5V供電時(shí)的那樣。

PCB實(shí)物如下：

2.2 舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊： 由于PCA9685商城沒(méi)有現(xiàn)貨，在某寶查了一下價(jià)格，買(mǎi)個(gè)芯片和買(mǎi)個(gè)模塊要花差不多的米，本著提高成功率的態(tài)度，買(mǎi)了模塊。

2.3 語(yǔ)音識(shí)別模塊：

語(yǔ)音識(shí)別使用的是鹿小班語(yǔ)音識(shí)別模塊，官方簡(jiǎn)介：

ASR-01是一顆專(zhuān)用于語(yǔ)音處理的人工智能芯片，可廣泛應(yīng)用于家電、家居、照明、玩具等產(chǎn)品領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音交互及控制。

ASR-ONE內(nèi)置自主研發(fā)的腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器BNPU（編者注：Brain Neural Network Processing Unit的英文縮寫(xiě)），支持200條命令詞以內(nèi)的本地語(yǔ)音識(shí)別，內(nèi)置CPU核和高性能低功耗Audio Codec模塊，集成多路UART（編者注：通用非同步收發(fā)傳輸器Universal Asynchronous Receiver/Transmitter的英文縮寫(xiě)）、IIC（編者注：Inter-Integrated Circuit 內(nèi)部集成電路的英文縮寫(xiě)）、PWM（編者注：Pulse Width Modulation 脈沖寬度調(diào)制的英文縮寫(xiě)）、GPIO（編者注：General-purpose input/output 通用輸入輸出的英文縮寫(xiě)）等外圍控制接口，可以開(kāi)發(fā)各類(lèi)高性價(jià)比單芯片智能語(yǔ)音產(chǎn)品方案。

他們近期出了一款PRO版本，據(jù)說(shuō)是支持聲紋識(shí)別的，筆者還沒(méi)買(mǎi)來(lái)嘗鮮，有興趣的同學(xué)自行了解吧。 2.4 超聲波模塊：

這里筆者使用的是2022款的超聲波測(cè)距模塊HC-SR04 超聲波傳感器，支持兼容UNO R3/51/STM32，該模塊支持普通GPIO模式、IIC模式、UART模式、1-Wire模式，由于串口和IIC已經(jīng)被用到了其他地方，所以只能選擇GPIO模式或者是1-Wire模式。筆者使用的是GPIO模式，不需要更改電阻。如果使用其他模式需要根據(jù)操作手冊(cè)進(jìn)行修改。 3. 軟件介紹 3.1 主體框架： 程序主體還是用的傳智官方的示例，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了億點(diǎn)點(diǎn)修改，主要是增加了一個(gè)串口任務(wù)和動(dòng)作邏輯。

static void UART_Task(void)
{
    IotUartAttribute uart_attr = {
        //baud_rate: 9600
        .baudRate = 9600,
        //data_bits: 8bits
        .dataBits = 8,
        .stopBits = 1,
        .parity = 0,
        .rxBlock = 0,
        .txBlock = 0,
    };
    //Initialize uart driver
    IoTUartInit(HI_UART_IDX_1, &uart_attr);
    while (1)
    {
        printf("=======================================
");
        printf("*************SIZU_example**************
");
        printf("=======================================
");
        // //通過(guò)串口1發(fā)送數(shù)據(jù)
        // IoTUartWrite(HI_UART_IDX_1, (unsigned char *)data, strlen(data));
        //通過(guò)串口1接收數(shù)據(jù)
        IoTUartRead(HI_UART_IDX_1, uart_buff_ptr, UART_BUFF_SIZE);
        SIZU_Uart_Cmd((char *)uart_buff_ptr);
        printf("Uart1 read data:%s
", uart_buff_ptr);
        usleep(500000);
    }
}


static void start(void) {
    osThreadAttr_t attr;
    //設(shè)置GPIO_2引腳復(fù)用功能為PWM
    IoTIoSetFunc(IOT_IO_NAME_5, IOT_IO_FUNC_5_UART1_RXD);
    IoTIoSetFunc(IOT_IO_NAME_6, IOT_IO_FUNC_6_UART1_TXD);
    IoTIoSetFunc(IOT_IO_NAME_10, IOT_IO_FUNC_10_I2C0_SDA);
    IoTIoSetFunc(IOT_IO_NAME_9, IOT_IO_FUNC_9_I2C0_SCL);
    IoTI2cInit(0, 400000);
    dog_init();
    genki_services_start();
    init_service();
    attr.name = "UART_Task";
    attr.attr_bits = 0U;
    attr.cb_mem = NULL;
    attr.cb_size = 0U;
    attr.stack_mem = NULL;
    attr.stack_size = UART_TASK_STACK_SIZE;
    attr.priority = UART_TASK_PRIO;
    if (osThreadNew((osThreadFunc_t)UART_Task, NULL, &attr) == NULL)
    {
        printf("[ADCExample] Falied to create UART_Task!
");
    }
}


APP_FEATURE_INIT(start);

動(dòng)作邏輯主要參考如下視頻：

//  --------                 --------
// |  D9    |               |  D7    |
// | joint9 |               | joint7 |
//  ----- --------     --------- -----
//       |  D8    |   |  D6    |
//       | joint8 |   | joint6 |
//        --------     --------
//       |  D2    |  |   D4    |
//       | joint2 |  |  joint4 |
//  ----- --------    --------- -----
// |  D3    |               |  D5    |
// | joint3 |               | joint5 |
//  --------                 --------
//                Front
————————————————

3.2 語(yǔ)音識(shí)別： 語(yǔ)音識(shí)別參考的筆者之前做的筆記： 《OpenHarmony學(xué)習(xí)筆記——Hi3861+ASR-01的語(yǔ)音識(shí)別助手》（https://blog.csdn.net/qq_41954556/article/details/123905578）。 由于功能比較簡(jiǎn)單，也就沒(méi)有去弄數(shù)據(jù)包，一個(gè)簡(jiǎn)單的開(kāi)頭和一個(gè)數(shù)字，然后使用atoi函數(shù)獲取數(shù)字，進(jìn)行判斷，最后執(zhí)行操作即可。

// An highlighted block
enum{
    Get_Down,//趴下
  Hand_shake,//握手
    Go_Forward,//前進(jìn)
    Go_Backward,//后退
    Go_Left,//左轉(zhuǎn)
    Go_Right,//右轉(zhuǎn)
    Twist_Body,//扭身子
    Stretch_Oneself,//伸懶腰
    WAIT//d
};


//檢測(cè)串口指令
void SIZU_Uart_Cmd(char *str)      
{
    char  *Str;
    unsigned char ID=255;
  
    Str=&str[1];//定位到指令的數(shù)字部分“U1”
    ID=atoi(Str);
  
  if(strstr((const char *)str,"G")!=NULL)      //如果字符串str中包含有“G”
  {
    switch(ID)
    {
      case Get_Down:  //趴下  G0
                sithome();
                printf("Get_Down
");
        break;
      case Hand_shake:  // 握手G1
                wink(10);
                printf("Handshake
");
        break;
      case Go_Forward:  // 前進(jìn)G2
                forward(5);
                printf("Go_Forward
");
        break;
      case Go_Backward:  // 后退G3
                 backward(5);
                 printf("Go_Backward
");
        break;
            case Go_Left:  // 左轉(zhuǎn)G4
                leftturn(5);
                 printf("Go_Left
");
        break;
             case Go_Right:  // 右轉(zhuǎn)G5
                 rightturn(5);
                 printf("Go_Right
");
        break;
            case Twist_Body:  // 扭身子
                 twist();
                 printf("LED_Add
");
        break;
            case Stretch_Oneself:  //伸懶腰
                 printf("LED_Reduce
");
                 stand3();
        break;
      default:
        printf("%s ERROR",str);
                standhome();
        break;
    }
  }
    memset(uart_buff,0,sizeof(uart_buff));
}

OLED顯示表情，這個(gè)需要找到表情包GIF然后分離出單幀表情，取模，顯示，詳細(xì)的取模過(guò)程參考博客：《0.96寸OLED取模教程——字符與圖片取模》（https://blog.csdn.net/qq_39400113/article/details/108036400） 語(yǔ)音識(shí)別的關(guān)鍵詞使用的是天問(wèn)的鹿小班模塊，內(nèi)置圖形化編程模塊，YYDS！會(huì)拖動(dòng)模塊就可以了，想玩語(yǔ)音識(shí)別的，強(qiáng)烈推薦此款。

3.3 超聲波測(cè)距： 這里筆者使用的是GPIO模式，利用兩個(gè)GPIO口進(jìn)行控制和捕獲，進(jìn)而計(jì)算出距離，詳細(xì)介紹請(qǐng)參考筆者的博客《OpenHarmony南向?qū)W習(xí)筆記——Hi3861+HC-SR04超聲波檢測(cè)》（https://blog.csdn.net/qq_41954556/article/details/125910794）

通信流程：

根據(jù)廠商資料可以知道，該模塊的通信流程如下：

主控芯片與TRIG連接的IO配置為輸出模式，與ECHO連接的IO配置為輸入模式；

MCU（編者注：Micro Controller Unit 微控制單元的英文縮寫(xiě)）給TRIG引腳輸出一個(gè)大于10us的高電平脈沖；

模塊通過(guò)ECHO腳返回一個(gè)高電平脈沖信號(hào)；

主控記錄ECHO腳高電平脈沖時(shí)間T并代入公式計(jì)算。

代碼：

// An highlighted block


#define Echo  8   //Echo   //GPIO8
#define Trig  7   //Trig   //GPIO7
#define GPIO_FUNC 0


float GetDistance  (void) {
    static unsigned long start_time = 0, time = 0;
    float distance = 0.0;
    IotGpioValue value = IOT_GPIO_VALUE0;
    unsigned int flag = 0;
/*========GPIO通信模式流程1初始化GPIO =============== */
    IoTIoSetFunc(Echo, GPIO_FUNC);//設(shè)置Echo連接IO為普通GPIO模式，無(wú)復(fù)用
    IoTGpioSetDir(Echo, IOT_GPIO_DIR_IN);//設(shè)置Echo連接IO為輸入模式
    IoTGpioSetDir(Trig, IOT_GPIO_DIR_OUT);//設(shè)置Trig連接IO為輸出模式
/* ======== GPIO通信模式流程 2輸出起始信號(hào) =============== */
    IoTGpioSetOutputVal(Trig, IOT_GPIO_VALUE1);//拉高Trig
    IoTUdelay(20);//20us
    IoTGpioSetOutputVal(Trig, IOT_GPIO_VALUE0);//拉低Trig
/* ======== GPIO通信模式流程 3檢測(cè)Echo腳輸出的高電平時(shí)間 ==== */
    while (1) {
        IoTGpioGetInputVal(Echo, &value);//讀取Echo腳的電平狀態(tài)
        if ( value == IOT_GPIO_VALUE1 && flag == 0) {//如果為高
            start_time = IoTGetUs();//獲取此時(shí)時(shí)間
            flag = 1;
        }
        if (value == IOT_GPIO_VALUE0 && flag == 1) {//高電平結(jié)束變成低電平
            time = IoTGetUs() - start_time;//計(jì)算高電平維持時(shí)間
            start_time = 0;
            break;
        }
    }
/* ======== GPIO通信模式流程 4代入公式計(jì)算 ====== */
    distance = time * 0.034 / 2;
    // printf("distance is %f
",distance);
    return distance;
}

4. 機(jī)械結(jié)構(gòu) 筆者也是第一次自己繪制3D結(jié)構(gòu)件，還不太OK啊，跟著畫(huà)了個(gè)錘子，然后覺(jué)著自己畫(huà)的結(jié)構(gòu)實(shí)在不太靠譜，于是去海鮮市場(chǎng)撈了一個(gè)，有相同煩惱的同學(xué)可以去看看。

4.1 物料清單：

四足機(jī)器人3D打印件（打印件不是整機(jī)，電子件、螺絲等自備）38 * 1

SG90 MG90S 9g舵機(jī) 固定翼航模遙控飛機(jī) 9克 馬達(dá)航模5.99 * 9

16路PWM舵機(jī)驅(qū)動(dòng)板PCA9685控制器機(jī)器人IIC適用MG90S SG90 MG995 19.6 * 1

鋰電池兩節(jié)18650或者2S，大約30-40，加上OLED、超聲波模塊，M3螺絲、螺母、銅柱、模組、芯片一起大約200成本。

總結(jié) 感謝立創(chuàng)EDA、傳智、黑馬程序員、CSDN提供的鴻蒙物聯(lián)網(wǎng)實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練營(yíng)活動(dòng)，在本次活動(dòng)中學(xué)到了很多之前未接觸的知識(shí)，受益良多。 寫(xiě)在最后 我們最近正帶著大家玩嗨OpenHarmony。如果你有好玩的東東，歡迎投稿，讓我們一起嗨起來(lái)！有點(diǎn)子，有想法，有Demo，立刻聯(lián)系我們： 合作郵箱：zzliang@atomsource.org

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