Arduino应用开发——通过小爱同学控制灯光

目录

• Arduino应用开发——通过小爱同学控制灯光
• • 前言
  • 1 工作原理
  • 2 硬件准备
  • 3 软件准备
  • • 3.1 Arduino IDE环境搭建
    • 3.2 Blinker APP账 注册和使用
  • 4 编写程序
  • 5 关联米家APP和Blinker设备
  • 6 语音控制测试
  • 7 进阶用法
  • • 7.1 亮度控制
    • 7.2 色温控制
    • 7.3 模式控制
  • 结束语

前言

我之前发布了一篇关于如果用手机APP控制LED灯的文章，是基于Blink APP和它的服务器实现的，这一讲我们在之前的基础上做一些扩展，通过手机的小爱同学，使用语音控制灯光。没有看过上一篇博客的同学可以先看一下。

Arduino应用开发——手机APP控制LED

1 工作原理

Blinker APP控灯原理：
Blinker厂家有自己的一个服务器，我们的设备（esp8266、esp32、手机等）都可以通过 络接入到这个服务器，手机app我们看不到源码不确定是以什么样的方式接入的，我主要讲一下MCU（esp8266、esp32等）这边，MCU是通过WIFI连接到互联 的，然后通过MQTT协议接入到Blinker的服务器，MCU作为客户端，服务器作为服务端。具体MQTT的实现原理这里不多说了，光是MQTT这一个话题都可以写好多文章了，想深入了解的同学可以自行查阅资料。
当MQTT连成功之后，MCU会一直侦听，等待服务器下发数据。这个时候我们可以通过手机app操作，比如点一下开灯，服务器收到这个开灯命令后会通过MQTT发送命令到MCU，MCU接收到数据并解析命令后执行点灯的操作。服务器在这里相当于一个中转站，把手机的操作转发到设备端，实现了手机和设备之间的互动。不过有一点要说明的是，设备和服务器是通过MQTT连接的，而手机app和服务器则不一定是用MQTT，个人觉得用http的可能性更大，但是看不到源码，所以实际上是怎么通讯的就不清楚了，这个也不是很重要，并不影响实际的使用。

小爱同学控灯原理：
说明：这里的小爱同学可以是小米手机里面的小爱，也可以是小米的智能音箱。
前面我们已经把我们的设备（esp8266、esp32等）连接到了Blinker的服务器，实现了数据的上传下发。而Blinker本身是有对接小爱同学的，并且设定好了一些固定的语音指令。我们只通过米家APP关联Blinker的账 就能实现小爱同学和Blinker服务器的联动，再结合之前Blinker服务器和我们的硬件设备的连接，就可以间接的实现小爱同学和硬件设备的交互。
简单来说就是我们的语音指令通过小爱同学发送到Blinker的服务器，再由Blinker的服务器转发到我们的硬件设备。Blinker服务器在这里起到一个数据解析、中转的作用。

2 硬件准备

我这里以ESP8266和ESP32为例讲解，其他MCU方法和原理都是一样的，所以根据自己的MCU选择其中一种即可。
硬件配置如下：

具体的硬件参数和电路原理图这里就不发出来了，不同厂家做的开发板引脚可能会有点差别。

3 软件准备

3.1 Arduino IDE环境搭建

这个在我的博客里面讲过很多次了，这里就不再说了，不懂的同学先按上一讲把环境搭好（根据自己的MCU选择对应的教程）。
Arduino应用开发——手机APP控制LED
esp8266开发入门教程(基于Arduino)——环境安装
ESP32 Arduino开发环境搭建

3.2 Blinker APP账 注册和使用

这个内容比较多，这里不再赘述了，不懂的同学先看下上一讲的第4点。
Arduino应用开发——手机APP控制LED

4 编写程序

上一讲的教程讲了怎么用Blinker APP创建设备并实现远程控制。
Arduino应用开发——手机APP控制LED

这一讲在这基础上增加小爱同学的语音控制。我们保留上一讲的功能，然后增加电源控制和设备查询这两个回调函数，这两个函数的接口在Blinker的库源码中已经定义好了，我们直接使用即可。我们通过电源控制回调函数实现LED灯的开关控制。
示例代码：
提示：代码中的WIFI的账 和密码根据实际情况修改。

5 关联米家APP和Blinker设备

打开 ，点击，点击，点击，在列表中找到，点击，登录你的Blinker账 ，最后点击即可。设备同步成功之后就可以看到你在Blinker APP上创建的所有设备。
提示1：Blinker账 的注册以及APP的使用请跳转到3.2查看。我在上一篇博客有详细的教程。
提示2：同步设备可能会出现失败的情况，我一开始同步的时候一直失败，过了一段时间之后再尝试又没出现了，不知道是不是APP的bug。

6 语音控制测试

特别说明：我没有小爱同学的智能音箱，我这里是直接用小米的手机来测试的。
注：其他品牌的手机可以下载米家APP，但是没法使用小爱同学。
把烧录好代码的设备通上电，通过串口打印的一些信息，我们可以看到设备正常连上 络之后会连接到Blinker的服务器，连接成功之后可以在Blinker的APP上看到设备的状态由 ‘离线’ 变成 ‘在线’。

小爱同学支持的开关类控制语音如下：

提示1：{}里面的内容是通配多种关键词的，你可以在Blinker APP修改设备的名称，然后语音对应的命令也要跟着改变，保持一致才能正确的控制设备。

对着小米手机呼叫，收到回应之后再说，就能看到设备的LED灯被打开了。同理，关闭灯的指令也是一样的操作。
通过串口打印的信息也可以看到开灯和关灯相关的指令。

7 进阶用法

通过Blinker关联小爱同学控制设备其实有很大的局限性，因为小爱同学所有的语音指令都是Blinker定义好的，不支持做过多的修改，而且目前支持的语音指令实在是有点少，当我们需要自定义一些指令时并不能通过这套代码实现。不过如果只是玩一下或者学习的话，还是可以去研究一下的。
关于Blinker以及小爱同学所支持的设备和语音指令在点灯科技的官 上其实有比较详细的介绍。
点灯科技小米小爱技术文档：https://diandeng.tech/doc/xiaoai

我们这里也基于这些给定的语音指令做一些进阶的操作。
前面的示例我们通过小爱同学控制了灯的亮灭，然后现在我们增加LED灯亮度、色温以及模式的控制。
特别说明：要实际控制灯的亮度和色温的话我们需要用到RGB灯，而且有些比较简单的GRB灯只能调节三色灯的亮灭，最多也只能调出8种颜色，如果需要调节出多种色温，还需要调节三色灯里面每一个灯的亮度。每个灯的亮度阶梯越多，能跳出来的色彩就越多。如果是单色LED的话最多只能调亮度，是没办法改变颜色的，亮度调节可以通过PWM实现。
我这里因为现在手头上也没有合适的灯，这里就不做具体的演示了，我这里只讲一下怎么把小爱语音和LED灯的控制代码关联起来，至于实际的一些操作，感兴趣的同学可以自己再补充。

7.1 亮度控制

小爱同学支持的亮度控制语音如下：