mini2440+阿里云+Qt/android 打造智能音箱

华为在2018年10月26日发布了一款音箱，AI智能音箱，载了来自猎户星空的语音合成技术。用户通过语音或者华为智能家居App，可轻松控制音箱的播放、暂停等等操作。

以华为AI智能音箱为背景，我们自己动手制作一个智能音箱，实现功能如下：

1. 音箱本身可以播放音乐，通过按键切换歌曲、暂停继续、调节音量；
2. PC上通过Qt程序可以远程控制音箱的播放，实现和按键相同的功能；
3. 手机端开发Android APP，功能和Qt一样；
4. Qt和Android增加语音识别模块，能识别基本的播放指令。

硬件平台

1. mini2440或者其他可以运行Linux操作系统、带有音频输出接口的开发板；
2. Android手机、PC。

软件平台

1. 运行Linux操作系统的虚拟机；
2. 阿里云或者其他公网服务器（腾讯云、华为云...）；
3. Windows。

嵌入式端侧开发

select

音箱的控制分为两块，按键和网络（Qt和Android都通过socket和音箱通信）。主程序嵌入式select，按键在Linux操作系统中对应的是设备文件，socket也是一个文件，所以用select同时监听两个文件描述符。当有数据可读的时候，判断文件描述符并做出不同的处理。

多进程

音箱的核心任务是播放音乐。为了提升用户体验，即程序出bug的时候能保证音乐继续播放，播放方案选择多进程。

需要三个进程：

1. 主进程负责接收指令（暂停、继续等等），并且根据收到的指令做出进一步的处理；
2. 子进程负责创建孙进程，并且通过waitpid阻塞，知道一首音乐播放结束，回收进程资源；
3. 孙进程通过exec函数调用播放进程madplay。

暂停继续功能通过信号SIGSTOP和SIGCONT实现，由父进程发送，子进程和孙进程接收。

上一首下一首功能由信号SIGKILL实现，父进程结束子进程和孙进程，重新启动子进程和孙进程，并提供下一首音乐信息。

共享内存

父进程、子进程、孙进程之间需要传递歌曲信息、播放模式等等信息，通过共享内存实现。共享内存也是通信效率最高的一种IPC方式。

服务器

如果要实现音箱的远程控制，必然离不开一台公网服务器。

libevent

服务器在整个项目中承担着转发的角色，一旦有大量的客户端上线，必将对服务器的性能提出很高的要求，所以选择libevent开源库来处理服务器端的并发操作。

libevent是一个由C语言编写的，轻量级高性能的事件通知库，支持多种 I/O 多路复用技术， epoll、 poll、 dev/poll、 select 和 kqueue 等。

项目中服务器主要负责转发APP发送的指令，比如暂停、继续、开始、切歌等等，数据量很小，整个json包也就几十个字节，所以选择libevent非常合适。

json

json是一种非常常用的通信格式，跟传统的结构体相比，它更加的节省空间、提高通信效率。json的开源库非常多，适用于很多平台和很多语言。端侧使用json-c、服务器使用jsoncpp、APP使用QJson。Qjson是Qt自带的软件库，直接调用函数就行；jsoncpp需要安装软件包；json-c需要下载源码进行交叉编译，涉及到移植的操作。

list

服务器在运行的过程中需要保存客户端的数据，比如音箱和APP的绑定关系、音箱和APP是否在线、APP注册的用户名和密码，这些数据都保存在链表中。与之对应的，如果想要长期保存数据，还要再加上数据库。

Qt/Android

APP主要是良好的人机交互，功能的话，加上几个按键，能通过socket把指令发送到服务器就行。

详细教程以及项目演示