智能家居助手主要基于RT-Thread開發(fā)的，該系統(tǒng)主要分為語音子系統(tǒng)，環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)，智能控制子系統(tǒng)，智能網(wǎng)關(guān)子系統(tǒng)，音樂播放器，云端以及應(yīng)用軟件七大部分。語音子系統(tǒng)可通過語音進(jìn)行人機(jī)交互來控制家電設(shè)備。環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)為智能家居提供環(huán)境信息輸入，實(shí)時(shí)監(jiān)測室內(nèi)的環(huán)境信息。智能控制子系統(tǒng)為智能家居提供控制接口，用戶可根據(jù)實(shí)際需求來控制家電設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)是整個(gè)系統(tǒng)的核心和樞紐，為整個(gè)智能家居提供網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)與云平臺進(jìn)行交互，不斷更新室內(nèi)信息，實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)上傳至云端，用戶就能在遠(yuǎn)程進(jìn)行查室內(nèi)的各種環(huán)境信息，實(shí)時(shí)掌握家中的最新動(dòng)態(tài)。音樂播放器為用戶提供音樂服務(wù)。云端部分為智能家居系統(tǒng)云服務(wù)，提供輸出存儲與分析服務(wù)。應(yīng)用軟件和語音子系統(tǒng)是等效的，方便用戶使用。

1.AB32VG1

AB32VG1開發(fā)板是以中科藍(lán)訊（Bluetrum）公司推出的基于RISC-V架構(gòu)的高配置芯片AB5301A為核心所組成的。

板載資源：

CPU： AB5301A；（ LQFP48 封裝，主頻 120M，片上集成 RAM 192K, flash 8 Mbit， ADCPWM， USB， UART， IIC 等資源）

 搭載藍(lán)牙模塊，FM 模塊，一路 TF Card 接口，一路 USB 接口，一路 IIC 接口，一路音頻接口(美標(biāo) CTIA)，六路 ADC 輸入引腳端子引出，六路 PWM 輸出引腳端子引出，一個(gè)全彩 LED 燈模塊， 一個(gè)電源指示燈， 三個(gè)燒錄指示燈，一個(gè) IRDA（紅外接收端口），一個(gè) Reset 按鍵， 三個(gè)功能按鍵(通用版為兩個(gè)功能按鍵)

 板子規(guī)格尺寸： 6cm*9cm

 I/O 口通過 2.54MM 標(biāo)準(zhǔn)間距引出， 同時(shí)兼容 Arduino Uno 擴(kuò)展接口， 方便二次開發(fā)板上所有的硬件特性能快速幫助評估 AB5301A 所有外設(shè)和衍生開發(fā)新的應(yīng)用。

2.ART-Pi

ART-Pi 是 RT-Thread 官方推出一款具有高度可擴(kuò)展性的硬件，能很好的滿足絕大多數(shù)開發(fā)人員的 DIY 想法，其具備性能強(qiáng)大的主控，實(shí)用的外設(shè)，豐富的擴(kuò)展接口，是學(xué)習(xí)、開發(fā)、DIY 的不二之選。

3.TWen-ASR-ONE(語音識別)

ASR-ONE是一顆專用于語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)語音交互及控制。開發(fā)板板載一顆 RGB 燈，引出 26 個(gè) IO，外接喇叭和麥克風(fēng)，用于快速驗(yàn)證語音產(chǎn)品功能。

ASR-ONE內(nèi)置自主研發(fā)的腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器BNPU， 支持200條命令詞以內(nèi)的本地語音識別， 內(nèi)置CPU核和高性能低功耗Audio Codec模塊， 集成多路UART、 IIC、 PWM、 GPIO等外圍控制接口， 可以開發(fā)各類高性價(jià)比單芯片智能語音產(chǎn)品方案。

系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖所示。

該系統(tǒng)主要包含三大核心功能：音樂播放、智能控制、環(huán)境監(jiān)測。

該系統(tǒng)兩種交互方式：語音交互、網(wǎng)絡(luò)（應(yīng)用軟件）。

1 核心功能

第一部分：音樂播放

音樂播放是本項(xiàng)目的一大功能，主要由AB32VG1開發(fā)板實(shí)現(xiàn)，板載由SD卡接口，將音樂存入SD卡，板子上電初始化完成后，即可通過語音、網(wǎng)絡(luò)控制音樂的播放，當(dāng)然，也可使用板載的按鍵控制，同時(shí)根據(jù)音樂的大小通過PWM控制RGB燈，可以說，非常炫酷。音樂播放提供開始、停止、暫停、恢復(fù)播放、上/下一首、增加/減小音量服務(wù)，同時(shí)還可自動(dòng)掃描SD卡的歌曲，可循環(huán)播放音樂，提供多種控制方式，非常方便。

音樂播放的主要流程如下所示。

 

 

 

第二部分：智能控制

該智能家居助手還能控制家電設(shè)備，本項(xiàng)目通過控制PWM控制室內(nèi)的小夜燈，另外通過電機(jī)正反轉(zhuǎn)來模擬控制窗簾的開啟與關(guān)閉，當(dāng)然，用戶可根據(jù)實(shí)際需要增加更多的家電設(shè)備。

 

第三部分：環(huán)境監(jiān)測

ART-Pi智能網(wǎng)關(guān)上電之后完成板級初始化，接著初始化傳感器，就會(huì)定時(shí)采集環(huán)境信息，在連接網(wǎng)絡(luò)和云端后，就會(huì)定時(shí)向云端發(fā)送數(shù)據(jù)。同時(shí)建立本地服務(wù)，當(dāng)有客戶端接入網(wǎng)絡(luò)，也會(huì)定時(shí)向客戶端發(fā)送環(huán)境信息。

云端得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)后，繪制室內(nèi)的溫濕度曲線，也可實(shí)時(shí)查看當(dāng)前的溫濕度信息。

另外，為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，設(shè)計(jì)了簡單的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議保證數(shù)據(jù)的可靠交互。

環(huán)境監(jiān)測的流程圖如下所示。

 

2 交互方式

第一部分：語音交互

語音模塊上電之后完成板級初始化，初始化完成后有提示音即可，就可通過語音進(jìn)行信息交互，比如開關(guān)燈，音樂播放等交互。

語音交互流程如下圖所示。

 

第二部分：應(yīng)用軟件(網(wǎng)絡(luò))

應(yīng)用軟件是基于PyQT5開發(fā)，可在Windows、Linux、MacOS平臺運(yùn)行，通過socket編程與網(wǎng)關(guān)通信。應(yīng)用軟件的功能和語音交互的功能差不多，開發(fā)的目的是為用戶提供更多的選擇，方便用戶使用。

用戶使用應(yīng)用軟件的流程如下：

代碼地址：

https://gitee.com/ouxiaolong/Smart_Home_Assistant.git

演示截圖如下：

云端信息：

整體演示效果：