Proiectele IoT sunt cireașa de pe tort pentru programatori. Este, dacă vreți, un mod prin care se pot realiza proiectele simple dar care pun în valoare ideile voastre, ale familiei sau prietenilor. De regulă, acestea vizează eficientizarea modului cum relaționăm cu obiectele din viața de zi cu zi. De exemplu, anul trecut am realizat un termostat IoT care, deși a pornit inițial ca o joacă, îl folosesc în continuare pentru asigurarea temperaturii optime în casă. În acest articol vom construi împreună un alt proiect IoT: Căsuța cu mesaje.
Căsuța cu mesaje este un dispozitiv pentru transmiterea de mesaje fără a implica trimiterea unui SMS sau a discuta la telefon. Va fi un singur buton care, odată apăsat, va înregistra un mesaj audio. La următoarea apăsare, dispozitivul va reda acel mesaj. Căsuța cu mesaje îi poate duce cu gândul pe cei mai nostalgici la vechile telefoane fixe, cu cordon- azi aproape dispărute din casele noastre. Cele mai sofisticate dintre acestea ofereau această posibilitate de a înregistra mesajele în caz că destinatarul nu era disponibil. Cum și-ar putea dovedi azi utilitatea un asemenea dispozitiv, când telefonul mobil aproape că a devenit ,, organul "cu care noi trăim într-o simbioză perfectă? Întrebarea nu este retorică pentru că fiecare dintre noi își amintește de situații sau poate configura scenarii posibile în care telefonul mobil își arată și punctele slabe. În cazul meu, am imaginat un context foarte simplu: plecăm de acasă și dorim să lăsăm un mesaj următoarei persoane care va intra în casă. Dincolo de discuțiile pe marginea eficienței sau ineficienței sale, rămâne plăcerea creării proiectului acestuia.
Proiectul se poate realiza pe o multitudine de variante. Oscilând între arduino și python (Raspberry Pi), am ales Python, deoarece am luat în considerare perspectiva ușurinței execuției și a dezvoltărilor ulterioare.
Procesarea s-a realizat pe un Jetson Nano (4GB), dar la fel de bine putem folosi un Raspberry Pi, codul de mai jos este compatibil cu acesta. Înregistrarea și redarea sunetului vor folosi componentele configurate în sistemul de operare. În cazul de față am folosit microfonul de la o cameră web iar sunetul a fost redat tot prin USB prin intermediul unei plăci de sunet externe. Similar, se poate folosi ieșirea de sunet de pe HDMI.
Celelalte componente au fost două leduri: roșu, pentru a marca înregistrarea și galben, pentru afișarea disponibilității unui mesaj.
Principalele provocări au fost de folosirea device-ului Jetson Nano și diferențele acestuia față de un Raspberry Pi. În primul rând, nu am avut o ieșire audio, alternativele fiind ori o placă de sunet externă, ori o conexiune Bluetooth printr-un adaptor USB.
O altă problemă au fost pinii GPIO folosiți pentru a citi datele de intrare, în cazul nostru fiind vorba de apăsarea unui buton. Odată apăsat, se transmite încontinuu valoarea True pentru răspunsul butonului, deși nu mai este cazul. Soluția a fost ca, după fiecare citire, să setăm butonul ca unul care primește date de intrare după care, să îl punem din nou ca o componentă cu rolul de a transmite datele citite:
GPIO.setup(INPUT,GPIO.OUT);
GPIO.setup(INPUT, GPIO.IN);Înregistrarea video implică un aspecte interesante. Cu toate că este relativ simplu să înregistrăm imagini video și sunet separat, nu există o modalitate facilă care să le înregistreze simultan. Motivul sunt specializările librăriilor: grafică - cv2, sunet - pyaudio. Soluția găsită este să se realizeze o unificare a acestora la final, chiar dacă au fost realizate separat. Cum rezultatul nu este unul satisfăcător, am decis să nu includ procesarea video în proiect.
Pentru procesarea și redarea sunetului au fost folosite librăriile wave și pyaudio, iar pentru GPIO, rPI.GPIO.
import sys
import time
import RPi.GPIO as GPIO
import wave
import pyaudio
import time
LED=18
INPUT=35
RECORDED=29
audio_record_flag = False
audio_recorded=False
def reset_mic_led():
GPIO.setup(INPUT,GPIO.OUT);
GPIO.setup(INPUT, GPIO.IN);
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(LED,GPIO.OUT)
GPIO.setup(RECORDED,GPIO.OUT)
reset_mic_led();
audio_record_flag = False
chunk = 1024
format = pyaudio.paInt16
channels = 1
rate = 22050
wave_output_filename = "output.wav"
wf=None;
stream=None
p=None
def callback(in_data, frame_count, time_info, status):
global wf
wf.writeframes(in_data)
if audio_record_flag:
return (in_data, pyaudio.paContinue)
else :
print("stop audio")
return (in_data, pyaudio.paComplete)
def start_record():
global p
global wf
global stream
global audio_record_flag
print("start_recording")
audio_record_flag = True
p = pyaudio.PyAudio()
wf = wave.open(wave_output_filename, "wb")
wf.setnchannels(channels)
wf.setsampwidth(p.get_sample_size(format))
wf.setframerate(rate)
stream = p.open(
format = p.get_format_from_width(
wf.getsampwidth()),
channels = wf.getnchannels(),
rate = wf.getframerate(),
input = True, stream_callback = callback)
def stop_record():
global audio_record_flag
global stream
global p
global audio_recorded
print("stop_record");
if audio_record_flag==True:
audio_record_flag = False
while stream.is_active():
time.sleep(1)
stream.stop_stream()
stream.close()
p.terminate()
print("audio recording done !!!!!")
audio_recorded=True
def play():
print("playing last message");
global audio_recorded
#open a wav format music
f = wave.open(wave_output_filename,"rb")
#instantiate PyAudio
p = pyaudio.PyAudio()
#open stream
stream = p.open(format =
p.get_format_from_width(f.getsampwidth()),
channels = 1,
rate = f.getframerate(),
output = True)
#read data
data = f.readframes(chunk)
#play stream
while data:
stream.write(data)
data = f.readframes(chunk)
#stop stream
stream.stop_stream()
stream.close()
#close PyAudio
p.terminate()
audio_recorded=False
try:
while True:
buttonState=GPIO.input(INPUT);
if (buttonState==True):
if (audio_recorded==True):
play()
else:
if (audio_record_flag==False):
start_record()
time.sleep(1)
GPIO.output(LED,GPIO.HIGH)
reset_mic_led()
else:
GPIO.output(LED,GPIO.LOW)
if (audio_record_flag==True):
stop_record()
if (audio_recorded==True):
GPIO.output(RECORDED,GPIO.HIGH)
else:
GPIO.output(RECORDED,GPIO.LOW)
time.sleep(0.1)
finally:
GPIO.cleanup()Sper că v-am făcut curioși cu privire la proiectul Căsuței cu mesaje. Aceasta este o primă versiune a acestui proiect și vom reveni în edițiile următoare cu noi versiuni. Dacă v-am făcut curioși, trimiteți-ne o poză cu proiectul vostru sau de ce nu cu altele care ar putea să ne inspire.