基于树莓派和LD3320模块的语音识别控制

目录

树莓派模块

1-wiringPi库的安装

2-串口相关API函数说明

3-代码的编写

LD3320模块

1-代码分析

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树莓派模块

本项目所用到的树莓派型号是3B，烧写的固件是官方的固件。固件版本是：2019-04-08-raspbian-stretch.img。也可以从官网或百度云下载。百度云下载地址，提取码：fdnb。下载后用烧写工具烧写好后，插入树莓派即可。

可以通过以下方式登录树莓派：

1. 通过HDMI线连接树莓派和带有HDMI接口的显示器进行登录
2. 修改已经烧写好的固件中的配置文件来进行串口登录
3. 通过SSH方式登录
4. 树莓派安装xrdp开源工具，然后可以通过windows工具或其他工具来发访问Linux远程桌面

以上第3，第4种方式都是基于第一或者第二种方式登录之后进行设置才可以的。由于串口登录和SSH登录比较常见，下面我们简单说下这两种登录方式。

1-串口方式登录

1-1：修改配置：用读卡器打开SD卡根目录的"config.txt"文件，将以下内容添加在文件的最后并保存

dtoverlay=pi3-miniuart-bt

1-2：然后再修改根目录的"cmdline.txt"，将里面的内容全部替换成以下内容，为了安全起见，请先备份好这个文件的原内容，再将里面的内容替换成下面的内容。

dwc_otg.lpm_enable=0 console=tty1 console=serial0,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline fsck.repair=yes rootwait 

1-3：修改好上面的配置文件后，把内存卡插入树莓派上电后即可用串口方式登录。

1-4：下载软件 SecureCRT或MobaXterm 。

1-5：USB -TTL 转换模块的VCC,GND分别连接到树莓派的VCC和GND,USB -TTL 转换模块的RXD,TXD分别和树莓派的RXD和TXD进行交叉连接。 

1-6：打开安装好的SecureCRT软件，选择串口连接。波特率默认115200，选择自己的USB-TTL模块对应的com口即可。用户名默认为：pi    密码默认为：raspberry

2-SSH方式登录

2-1：在树莓派的Linux命令终端输入以下命令：

sudo nano /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf 

 2-2：在文件末尾添加以下内容，并替换掉ssid_name以及password (需要连接的无线名称和密码)

network={
        ssid="ssid_name"   
        psk="password"     
        key_mgmt=WPA-PSK     //加密方式，可不写
}

2-3：保存并退出：Ctrl + o 保存       Ctrl + x 退出。

2-4：重启树莓派让上面的修改生效，输入命令即可重启：sudo reboot    

2-5：由于路由器默认开启了DHCP模式，每次开启树莓派ip地址可能会变掉，所以我们应该固定ip地址，这样保证每次开机ip地址都是不变的，保证了第一次设置的SSH登录方式不会失效。

2-6：输入以下命令：

sudo nano /etc/rc.local

2-7：在 exit 0 上面添加：

ifconfig wlan0 192.168.3.18  红色字段为你想要固定的ip地址，根据自己的网段进行修改

2-8：保存并退出：Ctrl + o 保存       Ctrl + x 退出。

2-9：这样设置并不能登录树莓派，我们还要进行下一步的设置。

2-10： 输入命令 ： sudo raspi-config      回车按下。

选择第5项-回车

选择第2项-回车

选择Yes-回车

 选择Ok-回车

选择Finsh-回车-退出 

至此SSH登录就设置好了，如果觉得默认登录密码记不住可以选择第一项：Change User Password进行修改登录密码。 

1-wiringPi库的安装

wringpi在raspbian系统中都有预装，如果想要重新安装和更新可以执行以下命令：

sudo apt-get install wringpi
sudo apt-get upgrade wiringpi

安装成功后可以通过:gpio -v来查看wiringPi库的版本信息。

还可以通过命令：gpio readall 来查看树莓派的外部引脚

2-串口相关API函数说明  

函数原型	返回值	说明
int serialOpen(char* device, int baud);	成功返回串口文件描述符，失败返回-1	device:串口的地址，在Linux中就是设备所在的目录。 默认一般是"/dev/ttyAMA0"。 baud：波特率
void serialClose(int fd);	无	关闭fd关联的串口
void serialPutchar(int fd, unsigned char c);	无	fd:serialOpen()函数返回的文件描述符 c:要发送的数据 发送一个字节的数据到串口
void serialPuts(int fd, char* s);	无	fd:serialOpen()函数返回的文件描述符 s:发送的字符串，字符串要以'\0'结尾。 发送一个字符串到串口
void serialPrintf(int fd,char*message, …);	无	fd:serialOpen()函数返回的文件描述符 message:格式化的字符串 像使用C语言中的printf一样发送数据到串口
int serialDataAvail(int fd);	串口缓存中已经接收的，可读取的字节数，-1代表错误	fd:serialOpen()函数返回的文件描述符 获取串口缓存中可用的字节数。
int serialGetchar(int fd);	返回:读取到的字符	从串口读取一个字节数据返回。 如果串口缓存中没有可用的数据，则会等待10秒，如果10秒后还有没，返回-1 所以，在读取前，最好通过serialDataAvail判断下。
void serialFlush(int fd);	无	刷新，清空串口缓冲中的所有可用的数据。
*size_t write (int fd,const void * buf, size_t count);	返回:实际写入的字符数，错误返回-1	fd：文件描述符，buf：需要发送的数据缓存数组，count:发送buf中的前count个字节数据。 这个是Linux下的标准IO库函数，需要包含头文件#include 当要发送到的数据量过大时，wiringPi建议使用这个函数。
*size_t read(int fd,void * buf ,size_t count);	返回:实际读取的字符数。	fd：文件描述符，buf：接受的数据缓存的数组，count:接收的字节数。 这个是Linux下的标准IO库函数，需要包含头文件#include 当要发送到的数据量过大时，wiringPi建议使用这个函数。

除了上面的串口相关的函数之外，本模块还用到了硬件初始化函数和GPIO控制函数，

下面列出常用的硬件初始化函数和GPIO初始化函数，更多关于wiringPi库函数请参考：http://wiringpi.com/reference/

函数原型	返回值
int wiringPiSetup (void) ;	成功：返回执行状态 失败：返回 -1	①使用这个函数初始化树莓派引脚时，程序使用的是wiringPi引脚编号，引脚编号为0~16。需要root权限
int wiringPiSetupGpio(void);	成功：返回执行状态 失败：返回 -1	①当使用这个函数初始化树莓派引脚时，程序中使用的是BCM GPIO 引脚编号表。 需要root权限
void pinMode(int pin, int mode);	无	①pin：所配置的引脚，mode：指定引脚的I/O模式 引脚的模式有：INPUT、OUTPUT、PWM_OUTPUT或GPIO_CLOCK。注意只有wiringPi引脚1 (BCM_GPIO 18)支持PWM输出，只有wiringPi引脚7 (BCM_GPIO 4)支持CLOCK输出模式。 ②在Sys模式下，此功能无效。如果需要更改pin模式，那么可以在启动程序之前在脚本中使用gpio程序进行更改。
void digitalWrite (int pin,int value);	无	①pin：所配置的引脚，value：配置引脚的电平。(可取的值为HIGH(高电平)或LOW(低电平))。 ②在这之前该引脚必须配置为输出模式。
int digitalRead (int pin) ;	引脚上的电平值(0或1)	pin：所要读取的引脚。
void pwmWrite (int pin, int value) ;	无	①pin：所配置的引脚，value：配置引脚的PWM值。 ②将给定引脚的值写入PWM寄存器。树莓派有一个板载PWM引脚。pin只能是wiringPi 引脚编号下的1脚（BCM下的18脚）。
void pullUpDnControl (int pin, int pud) ;	无	①pin：所配置的引脚(该引脚应被置为输入)，pud：拉电阻模式。 拉电阻的模式有：PUD_OFF(不设置上拉/下拉)、PUD_DOWN(引脚电平拉到地面)、PUD_UP(引脚电平拉到3.3V)。 ②与Arduino不同的是，BCM2835(支持上拉和下拉更丰富)有上拉和下拉的内部电阻(约50KΩ)。 ③该函数在Sys模式下对树莓派的GPIO管脚没有影响。如果您需要激活上拉/下拉，那么您可以在启动程序之前在脚本中使用gpio程序。

3-代码的编写

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#define SWITCH 7

int main()
{
	int fd;
	int nRead = 0;
	char *getString = NULL;
	getString = (char *)malloc(sizeof(char)*25);
	memset(getString,'\0',25);
	if(wiringPiSetup() == -1)
	{
		printf("Setup wiringPi fail\n");
		exit(-1);
	}
	if((fd = serialOpen("/dev/ttyAMA0",9600)) == -1)
	{
		printf("Open seial fail\n");
		exit(-1);
	}
	pinMode(SWITCH,OUTPUT);
	while(1)
	{
		nRead = read(fd,getString,25);
		if(nRead > 0 && (strcmp(getString,"Received")) != 0)
		{
			if((strcmp(getString,"CODE_DKD")) == 0)
			{
				digitalWrite(SWITCH,HIGH);
				printf("Open successfully\n");
			}
			if((strcmp(getString,"CODE_GBD")) == 0)
			{
				digitalWrite(SWITCH,LOW);
				printf("Closed successfully\n");
			}
			memset(getString,'\0',25);
			nRead = 0;
		}
		else
		{
			memset(getString,'\0',25);
		}
	}
	return 0;
}

LD3320模块

LD3320是非特定人语音识别芯片，即语音声控芯片。最多可以识别50条预先内置的指令。

工作模式
普通模式：直接说话，模块直接识别。
按键模式：按键触发开始ASR进程。
口令模式：需要一级唤醒词（类似于苹果手机中的唤醒Siri，“嗨，Siri”。)

1-代码分析

sRecog[DATE_A][DATE_B]中的二维数组就是要添加的口令，所说的口令，拼音打出用空格隔开即可，而pCode[DATA_A]数组中存放的是宏定义，在User_handle(nAsrRes)；函数中能用到，可以根据，添加的口令，进行修改宏定义。  

根据口令识别的结果可通过串口进行打印，用户可以自己修改 。

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最后要说明的几点：

1-树莓派在读取串口缓冲区的字符时，如果超过8个字符时，会造成判断失误。

解决方案有两种：

1.修改User_handle()函数发送到串口缓冲区中字符的长度应<=8个字符

2.树莓派代码中调用strstr()函数进行判断

2-使用read函数读取时(串口的文件描述符)，缓冲区中没有数据时并不会发生阻塞，大概8秒左右就会有返回值，这个读者自己验证。

3-通过串口进行通信，需要修改树莓派中的配置文件

输入 :sudo vim /boot/cmdline.txt

删掉里面的 console=serial1,115200 和 kgdboc=serial1,115200 ，这样你才能正常地使用串口，不然后面会出现Permission denied

最终变为：

dwc_otg.lpm_enable=0 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2  rootfstype=ext4 elevator=deadline fsck.repair=yes  rootwait

下面是项目展示

基于树莓派和LD3320的语音识别控制

水平有限，错误地方，还请不吝指出。