基于RT-Thread的智能家居助手

一、项目简介

智能家居助手主要基于RT-Thread开发的，该系统主要分为语音子系统，环境监测子系统，智能控制子系统，智能网关子系统，音乐播放器，云端以及应用软件七大部分。语音子系统可通过语音进行人机交互来控制家电设备。环境监测子系统为智能家居提供环境信息输入，实时监测室内的环境信息。智能控制子系统为智能家居提供控制接口，用户可根据实际需求来控制家电设备。

智能网关是整个系统的核心和枢纽，为整个智能家居提供网络，同时与云平台进行交互，不断更新室内信息，实时将数据上传至云端，用户就能在远程进行查室内的各种环境信息，实时掌握家中的最新动态。音乐播放器为用户提供音乐服务。云端部分为智能家居系统云服务，提供输出存储与分析服务。应用软件和语音子系统是等效的，方便用户使用。

二、硬件组成

1.AB32VG1

AB32VG1开发板是以中科蓝讯（Bluetrum）公司推出的基于RISC-V架构的高配置芯片AB5301A为核心所组成的。

板载资源：

CPU： AB5301A；（ LQFP48 封装，主频 120M，片上集成 RAM 192K, flash 8 Mbit， ADCPWM， USB， UART， IIC 等资源）

 搭载蓝牙模块，FM 模块，一路 TF Card 接口，一路 USB 接口，一路 IIC 接口，一路音频接口(美标 CTIA)，六路 ADC 输入引脚端子引出，六路 PWM 输出引脚端子引出，一个全彩 LED 灯模块， 一个电源指示灯， 三个烧录指示灯，一个 IRDA（红外接收端口），一个 Reset 按键， 三个功能按键(通用版为两个功能按键)

 板子规格尺寸： 6cm*9cm

 I/O 口通过 2.54MM 标准间距引出， 同时兼容 Arduino Uno 扩展接口， 方便二次开发板上所有的硬件特性能快速帮助评估 AB5301A 所有外设和衍生开发新的应用。

2.ART-Pi

ART-Pi 是 RT-Thread 官方推出一款具有高度可扩展性的硬件，能很好的满足绝大多数开发人员的 DIY 想法，其具备性能强大的主控，实用的外设，丰富的扩展接口，是学习、开发、DIY 的不二之选。

3.TWen-ASR-ONE(语音识别)

ASR-ONE是一颗专用于语音处理的人工智能芯片， 可广泛应用于家电、 家居、 照明、 玩具等产品领域， 实现语音交互及控制。开发板板载一颗 RGB 灯，引出 26 个 IO，外接喇叭和麦克风，用于快速验证语音产品功能。

ASR-ONE内置自主研发的脑神经网络处理器BNPU， 支持200条命令词以内的本地语音识别， 内置CPU核和高性能低功耗Audio Codec模块， 集成多路UART、 IIC、 PWM、 GPIO等外围控制接口， 可以开发各类高性价比单芯片智能语音产品方案。

三、软件说明

系统整体架构如图所示。

该系统主要包含三大核心功能：音乐播放、智能控制、环境监测。

该系统两种交互方式：语音交互、网络（应用软件）。

1 核心功能

第一部分：音乐播放

音乐播放是本项目的一大功能，主要由AB32VG1开发板实现，板载由SD卡接口，将音乐存入SD卡，板子上电初始化完成后，即可通过语音、网络控制音乐的播放，当然，也可使用板载的按键控制，同时根据音乐的大小通过PWM控制RGB灯，可以说，非常炫酷。音乐播放提供开始、停止、暂停、恢复播放、上/下一首、增加/减小音量服务，同时还可自动扫描SD卡的歌曲，可循环播放音乐，提供多种控制方式，非常方便。

音乐播放的主要流程如下所示。

第二部分：智能控制

该智能家居助手还能控制家电设备，本项目通过控制PWM控制室内的小夜灯，另外通过电机正反转来模拟控制窗帘的开启与关闭，当然，用户可根据实际需要增加更多的家电设备。

第三部分：环境监测

ART-Pi智能网关上电之后完成板级初始化，接着初始化传感器，就会定时采集环境信息，在连接网络和云端后，就会定时向云端发送数据。同时建立本地服务，当有客户端接入网络，也会定时向客户端发送环境信息。

云端得到相应的数据后，绘制室内的温湿度曲线，也可实时查看当前的温湿度信息。

另外，为了保证数据传输的可靠性，设计了简单的数据传输协议保证数据的可靠交互。

环境监测的流程图如下所示。

2 交互方式

第一部分：语音交互

语音模块上电之后完成板级初始化，初始化完成后有提示音即可，就可通过语音进行信息交互，比如开关灯，音乐播放等交互。

语音交互流程如下图所示。

第二部分：应用软件(网络)

应用软件是基于PyQT5开发，可在Windows、Linux、MacOS平台运行，通过socket编程与网关通信。应用软件的功能和语音交互的功能差不多，开发的目的是为用户提供更多的选择，方便用户使用。

用户使用应用软件的流程如下：

代码地址：

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

四、演示效果

演示截图如下：

云端信息：