Colore-pi: 9 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Questa istruzione mostra come utilizzare un Raspberry Pi per il controllo vocale di una striscia LED RGB, tramite un sito Web, utilizzando le interfacce API Web Speech per SpeechRecognition e SpeechSynthesis.

Questo esempio mostra come

• Crea un sito Web di base utilizzando Node.js su
• Utilizzare le interfacce API Web Speech per SpeechRecognition e SpeechSynthesis.
• Usa il framework Cylon.js per controllare una striscia LED RGB su un Raspberry Pi
• Comunicare tramite WSS (Secure Web socket) dalla pagina Web a Cylon.js per controllare il colore del LED

Nota

• Avrai bisogno di altoparlanti o cuffie per ascoltare il sintetizzatore vocale
• Dovrai consentire l'accesso al microfono affinché il riconoscimento vocale funzioni
• Poiché questo accesso al microfono, il sito deve essere eseguito in
• La libreria cylon-api-socketio non supporta attualmente https. Ho una richiesta pull in attesa di essere unita, ma fino ad allora devi sostituire /node_modules/cylon-api-socketio/lib/api.js con il file in questo repository
• pi-blaster è necessario per farlo funzionare.

Passaggio 1: attrezzatura

1. Raspberry Pi - Ho usato un Raspberry Pi 2B che avevo in giro, ma puoi ottenere uno Starter Kit Raspberry Pi 3 per circa 100 CAD
2. Striscia LED RGB - Stavo giocando con la striscia LED Minger 32.8ft/10M 600leds RGB SMD 5050. Viene fornita con un controller e un alimentatore per circa CAD 40
3. Connettore Jack Barrel - Ne ho comprato uno dal mio negozio di elettronica locale, qualcosa del genere. Assicurati solo che si adatti al tuo alimentatore
4. Connettori jumper/cavo: avevo alcuni cavi di collegamento da femmina a maschio e alcuni cavi di collegamento solido calibro 22 in giro
5. Breadboard Prototype PCB Board senza saldatura - qualcosa del genere
6. Resistori 3 x 10kΩ
7. 3 x MOSFET a canale N per il controllo dei LED - Ho acquistato alcuni IRL3303 dal mio negozio di elettronica locale. È importante che la tensione di soglia delle porte sia un max. 3.3V in modo che possa essere pilotato dai pin RPi; solitamente indicato da una 'L' (livello logico) nel nome.

Passaggio 2: configurazione del Raspberry Pi

Sistema operativo

Normalmente uso l'ultima build di Raspbian. Scarica l'immagine e scrivila sulla scheda SD. Se stai utilizzando un computer Windows, puoi utilizzare Win32 Disk Imager per scrivere l'immagine sulla scheda SD.

Nodo.js

Installa l'ultima versione di Node.js. Al momento della scrittura sto usando 8.9.1

curl -sL https://deb.nodesource.com/setup_8.x | sudo -E bash -

sudo apt-get install nodejs

Installa Git

sudo apt-get install git

Passaggio 3: Pi-blaster

pi-blaster abilita il PWM sui pin GPIO richiesti da un Raspberry Pi. La tecnica utilizzata è estremamente efficiente: non utilizza la CPU e fornisce impulsi molto stabili.

Questa modulazione di larghezza di impulso consente al Raspberry Pi di controllare la luminosità di ciascuno dei canali rosso, verde e blu per la striscia LED.

Per prima cosa, clona il repository

cd /opt/

sudo git clone https://github.com/sarfata/pi-blaster.git sudo chown -R pi:pi pi-blaster

Quindi, crea e installa

cd /opt/pi-blaster./autogen.sh &&./configure && make && sudo make install

Infine, configura quali pin vuoi usare

Sotto l'account root, o usando sudo, crea e modifica il file

/etc/default/pi-blaster

Aggiungi le seguenti righe

DAEMON_OPTS=--gpio 23, 24, 25

Questi pin gpio devono corrispondere ai pin che stai collegando alla tua striscia LED.

NOTA: c'è una differenza tra GPIO e numero di pin. Questo esempio usa quanto segue

LED - Blu, GPIO-23, Pin - 16

LED - Rosso, GPIO-24, Pin - 18 LED - Verde, GPIO-25, Pin - 22

Modifiche extra

Avvia pi-blaster

sudo service pi-blaster start

Riavvia pi-blaster

sudo service pi-blaster riavvio

Stop pi-blaster

sudo service pi-blaster stop

Avvia pi-blaster automaticamente all'avvio

sudo systemctl abilita pi-blaster

Avvertenze e altri avvertimenti

I pin utilizzati da pi-blaster verranno configurati come uscite. Non collegare qualcosa a un input o potresti distruggerlo! Questo demone utilizza il generatore PWM hardware del raspberry pi per ottenere tempi precisi. Ciò potrebbe interferire con l'uscita della scheda audio.

Passaggio 4: impostazione del codice di esempio

Clona il codice di esempio

1. Configura una cartella di base in cui installare

cd /opt

sudo mkdir com.jonhaydock sudo chown pi:pi com.jonhaydockcd com.jonhaydock

2. Clonare il repository git di esempio

git clone

o

git clone [email protected]:haydockjp/colour-pi.git

3. Installa le dipendenze

cd color-pi

installazione npm

Potrebbero volerci 2-3 minuti

4. Questo progetto deve comunicare su HTTPS e WSS. Al momento cylon-api-socketio non supporta le connessioni SSL. C'è una richiesta pull aperta per aggiungere questo supporto, ma fino a quando non viene unito, c'è un file di patch in questo repository. Esegui il seguente comando dopo l'installazione di npm

git checkout node_modules/cylon-api-socketio/lib/api.js

Passaggio 5: creare un certificato SSL autofirmato

1. Crea un file di chiave privata

cd /opt/com.jonhaydock/colour-pi/certs

openssl genrsa -out color-pi-key.pem 2048

2. Creare una CSR (Richiesta di firma del certificato)

openssl req -new -key color-pi-key.pem -out color-pi-csr.pem

A questo punto ti verranno richieste alcune informazioni per la richiesta del certificato. Poiché si tratta di un certificato autofirmato, dipende da te la precisione con cui inserisci i dettagli. Ecco un esempio

Nome del paese (codice di 2 lettere) [AU]:CA

Nome stato o provincia (nome completo) [Some-State]:British Columbia Nome località (es. città) :Nome organizzazione Vancouver (es. azienda) [Internet Widgits Pty Ltd]:Colour Pi Nome unità organizzativa (es. sezione) : Nome comune (es. FQDN del server o il TUO nome) :colour-pi Indirizzo e-mail :[email protected]

Una password di verifica :

Un nome dell'azienda facoltativo :

In questo esempio, premi Invio per lasciare vuota la password di verifica

3. Genera il certificato

openssl x509 -req -days 1095 -in color-pi-csr.pem -signkey color-pi-key.pem -out color-pi-cert.pem

4. Per maggiore sicurezza creeremo anche un file dei parametri Diffie Hellman

openssl dhparam -out dh_2048.pem 2048

Questo potrebbe richiedere 15-20 minuti

Passaggio 6: cablaggio del circuito

Alimentazione della striscia LED

La striscia LED è alimentata a 12 volt. Il Raspberry Pi è in grado di emettere solo 3,3 V o 5 V e non è in grado di emettere da nessuna parte vicino agli amplificatori necessari per pilotare così tanti LED.

È importante non collegare l'alimentatore a 12 volt al Raspberry Pi. I transistor MOSFET a canale N vengono utilizzati per separare i 3.3v sui pin RPi e i 12v dell'alimentatore del LED.

Il MOSFET ha tre pin Gate, Drain e Source. Se non sei sicuro di quale sia il google per la scheda tecnica del transistor che stai utilizzando, ad es. IRL3303

Collegheremo il Pin Raspberry Pi al Gate, il filo LED al Drain e una massa comune alla Source. Quando il Pin diventa alto, la tensione tra Drain e Source attiverà il Gate e collegherà il gate alla Source.

Metteremo anche resistori da 10 kΩ attraverso il gate e la sorgente, in modo che quando il pin RPi è alto, possiamo proteggere il pin riducendo la corrente che lo attraversa.

Eseguire i passaggi successivi a proprio rischio. Non mi assumo alcuna responsabilità per qualsiasi cosa possa andare storta

C'è un'immagine frizzante e una foto del circuito reale sopra.

Consiglierei di farlo mentre l'alimentazione è spenta per RPi e la striscia LED

Imposta i circuiti a transistor, uno per canale colore

1. Inserire uno dei transistor nella breadboard come mostrato nel diagramma
2. Inserire uno dei resistori da 10kΩ attraverso i pin Drain e Source del transistor. Questo è il primo e l'ultimo pin
3. Utilizzare un filo per collegare il pin Source (ultimo pin) a terra sulla breadboard
4. Ripeti i passaggi 1 - 3 altre due volte, in modo da avere tre serie, una per colore (rosso, verde e blu)

Collega i pin RPi alla scheda

1. Collega il pin 16 al pin del gate (primo pin) del primo transistor: questo sarà il canale del LED blu
2. Collega il pin 18 al pin del gate (primo pin) del primo transistor: questo sarà il canale del LED rosso
3. Collegare il Pin 20 a quello delle linee di terra sul lato della breadboard
4. Collega il Pin 22 al Gate Pin (primo pin) del primo transistor - Questo sarà il canale del LED verde

Ho usato i colori dei fili corrispondenti ai LED: blu, rosso e verde. Ho usato il nero per il fondo

Collega il barilotto Jack

1. Collegare un filo bianco all'estremità + del jack a botte
2. Collegare un filo nero all'estremità - del jack cilindrico
3. Collegare il filo nero alla stessa linea di massa sulla breadboard a cui è stato collegato il Pin 20 RPi
4. Collega il filo bianco alla linea + sulla breadboard

Collegamento della striscia LED

La mia striscia LED era dotata di un connettore di dimensioni abbastanza buone da poter essere temporaneamente collegata alla breadboard. Ho inserito il connettore nella breadboard e l'ho collegato al test del circuito.

1. Il primo transistor collegato al Pin 16. Ho fatto passare un filo blu dal pin Drain (pin centrale) al filo blu sul connettore della striscia LED

2. Il secondo transistor collegato al Pin 18. Ho fatto passare un filo rosso dal

   Drenare

   pin (pin centrale) al filo rosso sul connettore della striscia LED

3. Il terzo transistor collegato al Pin 22. Ho fatto passare un filo verde dal

   Drenare

   pin (pin centrale) al filo verde sul connettore della striscia LED

4. Infine, ho fatto passare un filo bianco dalla linea + sulla breadboard che era collegata al jack a botte, al filo bianco sul connettore della striscia LED.

Potenza

Dopo aver controllato il circuito, dovresti essere in grado di accendere il Raspberry Pi e collegare l'alimentazione a 12 V al jack a botte.

Passaggio 7: codice lato server

Esecuzione del codice lato server

cd /opt/com.jonhaydock/color-pi

sudo npm start

Questo avvierà il server web e inizierà ad ascoltare le richieste HTTPS e WSS.

NOTA: ricordarsi di far funzionare prima il pi-blaster

variabili ambientali

La porta del sito Web predefinita è 443, ma puoi sovrascriverla impostando una variabile di ambiente prima di avviare il codice. Per esempio

esporta COLOR_PI_PORT=2443

La porta del socket Web predefinita è 1443, ma è possibile sovrascriverla impostando una variabile di ambiente prima di avviare il codice. Per esempio

esporta COLOR_PI_WSS_PORT=3443

Nota: poiché il socket Web viene gestito da cylon.js e non dal sito Web principale, questi devono essere su porte diverse

Anche i pin utilizzati per il blu (pin 16), il verde (pin 18) e il rosso (pin 22) possono essere ignorati. Per esempio

esporta COLOUR_PI_PIN_BLUE=36

esporta COLOUR_PI_PIN_RED=38 esporta COLOUR_PI_PIN_GREEN=40

Nota: devono corrispondere ai pin fisici utilizzati. Se li modifichi, dovrai anche aggiornare i GPIO definiti nel file /etc/default/pi-blaster. Per esempio

DAEMON_OPTS=--gpio 16, 20, 21

Il codice del server principale si trova nel file app.js. Questo file avvia il server Web HTTPS e inoltre, tramite il framework Cylon.js, utilizza socket.io per ascoltare le richieste di socket Web su una porta separata.

Per accedere al sito Web, è necessario aprire un browser Web sul computer principale (l'ho testato solo su Chrome) e utilizzare l'indirizzo IP del Raspberry Pi, ad es.

10.0.1.2/

Puoi scoprire il tuo indirizzo IP dalla riga di comando di Raspberry Pi.

ifconfig

Il server web servirà qualsiasi contenuto nella cartella pubblica. Per impostazione predefinita, visualizza la pagina index.html.

Cylon.js crea un punto finale a cui puoi connettere Socket.io.

10.0.1.2:1443/api/robots/color-pi

Puoi inviare un messaggio set_colour a tramite la presa per impostare i valori Rosso, Verde e Blu

device.emit('set_colour', r, g, b)

Che chiama il comando set_colour, che chiama la funzione setColour in app.js. Questa funzione imposta i livelli di luminosità, per ciascuno dei valori R, G e B, tra 0 e 255. Dove 0 è spento e 255 è completamente acceso.

per esempio.

Rosso r=255, g=0, b=0

Verde r=0, g=255, b=0 Blu r=0, g=0, b=255 Bianco r=255, g=255, b=255 Nero / Spento r=0, g=0, b=0

Passaggio 8: codice del sito web

Generale

Il sito Web utilizza il riconoscimento vocale per selezionare i colori da un elenco predefinito. Per aggiungere un colore alla lista, modifica il file sul server: public/data/colours.json

per esempio.

"rosso":"#FF0000", Quando viene trovato un colore o selezionato dal menu a discesa, la casella Output verrà impostata su quel colore e verrà inviato un messaggio tramite socket.io al Raspnerry Pi, che imposterà i LED sullo stesso colore.

NOTA: a seconda di quanto sono buoni i tuoi LED, potresti o meno vedere un colore simile. Alcuni sono più facili da duplicare di altri

Quando si carica per la prima volta il sito Web, poiché si utilizza un certificato SSL autofirmato, sarà necessario riconoscerlo nel browser. Dovresti vedere un avviso di sicurezza sul certificato.

Riconoscimento vocale

Questa casella ha un'icona a forma di microfono. Se fai clic sull'icona quando è verde, inizierà ad ascoltare i colori. Mentre è in ascolto, diventerà rosso. Ascolterà per un breve periodo di tempo e poi si fermerà. Anche fare clic sull'icona del microfono quando è rossa interromperà l'ascolto.

Poiché questo sito deve accedere al tuo microfono, dovrai dargli l'autorizzazione quando richiesto

NOTA: per questa parte è necessario un microfono. Io uso quello sulla mia webcam.

Trascrizione provvisoria

Questa casella tiene traccia delle ipotesi delle parole che stai dicendo, mentre le stai dicendo.

Trascrizione finale

Questa casella tiene traccia dell'ipotesi finale che hai detto.

Colori conosciuti

Questa è una lista di tutti i colori che la pagina conosce. Viene creato dal file colors.json. Se selezioni uno di questi colori, la pagina parlerà del colore e imposterà il colore di output.

NOTA: sono necessari altoparlanti o cuffie per ascoltare il discorso

Colori trovati

Questa pagina web attualmente supporta solo la corrispondenza del colore. Se la parola o le parole che hai pronunciato nel microfono corrisponde al nome di un colore noto, o se selezioni un colore dall'elenco Colore conosciuto, verrà aggiunto qui come registro.

Produzione

L'ultimo colore trovato verrà visualizzato qui. Il valore Color Hex (es. #7cb9e8) e il valore RGB (es. 124, 185, 232) verranno visualizzati come testo e lo sfondo della casella al centro sarà impostato sul colore effettivo.

Questo colore viene inviato anche al Raspberry Pi e dovresti vedere il colore della striscia LED cambiare.

NOTA: se non vedi il cambiamento di colore del LED, prova a riavviare pi-blaster e/o l'app node.js

sudo service pi-blaster riavvio

sudo npm start

Voci conosciute

Questa casella visualizza un elenco di "Voci conosciute" dalla sintesi vocale supportata. Selezionando una di queste voci cambierà la voce e la lingua che ascolterai e pronuncerà il nome della voce.

Cambierà anche la lingua di SpeechRecognition in modo che sia la stessa scelta nell'elenco.

Passaggio 9: finalmente

Ecco un esempio di ciò che dovresti vedere.

Per favore fatemi sapere se avete qualche problema e posso aggiornare se necessario.