前回は ATOM Echo に定時発話させるためのシステムをNode-REDを活用して構築しました。

ATOM Echo のための定時発話システム構築　－Node-RED の利用－

ここでは、ATOM Echoの購入理由であったおしゃべりティラノくんを実現いたしましたので報告いたします。

おしゃべりコンシェルジュティラノくん

おしゃべりティラノくんとは以前ラズパイで作った我が家のコンシェルジュです。
定時で発話したり気圧センサの測定値を報告してくれます。
スマートスピーカAlexaとも連動しています。

もう2年近く元気に毎日動いてくれております。

AquesTalk と Node-RED とラズパイでおしゃべりティラノくん作製

ちょっとラズパイZEROはもっと違うことに使いたくなってきましたし
ここで低額のATOM Echoに変更することにしました。

構成

ティラノくんの口を動かすためのサーボモータと気圧センサをATOM Echoに接続しました。
スピーカも壊れてしまったため、高出力のモノに交換しております。

部品

ATOM Echo

　
サーボモータ
制御線はATOMのG25ピンに接続

　
気圧センサ
ATOMのGroveピンに接続してI2Cで通信

　
スピーカ 8Ω-8W
純正スピーカが故障してしまったので交換

スピーカー　８Ω８Ｗ: パーツ一般秋月電子通商-電子部品・ネット通販
akizukidenshi.com

システム概要

以下がティラノくんの動作システムの概要図です。

前回同様に定期的に発話させるmp3のURLをラズパイサーバからATOMにUDPで送信します。
URLを受けてストリーミング再生し、その後に気圧センサの測定値をサーバにUDPで返します。

気圧測定値を受けてサーバで気圧報告用の発話mp3 URLをATOMに送ってストリーミング再生します。

ATOMでのストリーミング再生中にサーボをランダムで動かしてティラノくんの口を動かします。

動作

サーボと気圧センサを接続して動かしてみました。

サーボと気圧センサを追加#M5Stack #M5AtomEcho #ATOMEcho

GAOHOU の気圧センサーモジュール BMP280 を Amazon でチェック！ https://t.co/aehzNV5RE8 @amazonより pic.twitter.com/H1UFhFDL37

— HomeMadeGarbage (@H0meMadeGarbage) June 21, 2020

発話中にサーボをランダムに動かうようにしました。

定時発話後に気圧センサの値をサーバに返して、更に気圧用の発話mp3 URLを受け取り発話します。

Node-RED

以下が今回のシステムの Node-RED フローです。
①~③は前回と同じで気圧測定値の受信と気圧報告用の発話生成部を追加しました。

④ UDP受信ノード

ATOMで測定した気圧を文字列としてUDPで受け取ります。
ポートを指定します。

⑤ functionノード

前段で受信した気圧測定値を受けて、気圧報告発話文を生成し
②のgoogle-ttsノードに渡してATOMにmp3 URLをUDP送信します。

ATOM Echo用 Arduinoコード

気圧センサBMP280のライブラリは以下を使用しました。
　https://github.com/Seeed-Studio/Grove_BMP280

以下の修正を施して使用しています。

センサのI2Cアドレス修正
Seeed_BMP280.h
　#define BMP280_ADDRESS 0x77 → 0x76に変更
　
I2C通信ピン指定
Seeed_BMP280.cpp
　Wire.begin(); → Wire.begin(26, 32); //SDA, SCLに変更

ESP32用のサーボモータライブラリESP32Servoも使用しました。
　https://github.com/madhephaestus/ESP32Servo
　

#include <M5Atom.h>

#include <WiFi.h>
#include <WiFiClient.h>
#include "AsyncUDP.h"
#include <ESP32Servo.h>

#include "AudioFileSourceICYStream.h"
#include "AudioFileSourceBuffer.h"
#include "AudioGeneratorMP3.h"
#include "AudioOutputI2S.h"

#include "Seeed_BMP280.h"
#include <Wire.h>

BMP280 bmp280;
int pressure;

String http;

const char * ssid = "WiFi SSID";
const char * password = "WiFi PASS";

AsyncUDP udp;
int prayState = 0;

IPAddress ip(192, 168, AAA, BBB);           // for fixed IP Address
IPAddress gateway(192,168, AAA, CCC);        //
IPAddress subnet(255, 255, DDD, EEE);      //
IPAddress DNS(192, 168, AAA, CCC);

Servo myservo; 

AudioGeneratorMP3 *mp3;
AudioFileSourceICYStream *file;
AudioFileSourceBuffer *buff;
AudioOutputI2S *out;

#define CONFIG_I2S_BCK_PIN      19
#define CONFIG_I2S_LRCK_PIN     33
#define CONFIG_I2S_DATA_PIN     22

// Called when a metadata event occurs (i.e. an ID3 tag, an ICY block, etc.
void MDCallback(void *cbData, const char *type, bool isUnicode, const char *string)
{
  const char *ptr = reinterpret_cast<const char *>(cbData);
  (void) isUnicode; // Punt this ball for now
  // Note that the type and string may be in PROGMEM, so copy them to RAM for printf
  char s1[32], s2[64];
  strncpy_P(s1, type, sizeof(s1));
  s1[sizeof(s1)-1]=0;
  strncpy_P(s2, string, sizeof(s2));
  s2[sizeof(s2)-1]=0;
  Serial.printf("METADATA(%s) '%s' = '%s'\n", ptr, s1, s2);
  Serial.flush();
}

// Called when there's a warning or error (like a buffer underflow or decode hiccup)
void StatusCallback(void *cbData, int code, const char *string)
{
  const char *ptr = reinterpret_cast<const char *>(cbData);
  // Note that the string may be in PROGMEM, so copy it to RAM for printf
  char s1[64];
  strncpy_P(s1, string, sizeof(s1));
  s1[sizeof(s1)-1]=0;
  Serial.printf("STATUS(%s) '%d' = '%s'\n", ptr, code, s1);
  Serial.flush();
}

//デュアルコア Servo制御
void servo(void *pvParameters) { 
  for (;;){
    disableCore0WDT();
    if(prayState > 0){
      myservo.write(random(55, 125)); 
      delay(250);
    }
  }
}
 

void setup(){
  M5.begin(true, false, true);
  Serial.begin(115200);
  WiFi.config(ip, gateway, subnet,DNS);   // Set fixed IP address
  delay(1000);
  M5.update();

  if(!bmp280.init()){
    Serial.println("Device error!");
  }
    
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.begin(ssid, password);
    
  if (WiFi.waitForConnectResult() != WL_CONNECTED) {
    Serial.println("WiFi Failed");
    while(1) {
      delay(1000);
    }
  }

  //Servo タスク
  xTaskCreatePinnedToCore(
    servo
    ,  "servo"   // A name just for humans
    ,  4096  // This stack size can be checked & adjusted by reading the Stack Highwater
    ,  NULL
    ,  1  // Priority, with 3 (configMAX_PRIORITIES - 1) being the highest, and 0 being the lowest.
    ,  NULL 
    ,  0);
    
  if(udp.listen(XXXX)) { //XXXX:UDPポート番号
    Serial.print("UDP Listening on IP: ");
    Serial.println(WiFi.localIP());
    
    udp.onPacket([](AsyncUDPPacket packet) {
      int length = packet.length();
      char https[length];
      memcpy(https, packet.data(), length);

      http = "http" + String(https).substring(5, length);
      Serial.println(http);

      if(prayState == 0) {
        prayState = 1;
      }else if(prayState == 1) {
        prayState = 2;
      }
    });
  }
}

void loop(){
  if(prayState > 0){
    audioLogger = &Serial;
    file = new AudioFileSourceICYStream( (const char *)http.c_str() );
    file->RegisterMetadataCB(MDCallback, (void*)"ICY");
    buff = new AudioFileSourceBuffer(file, 10240);
    buff->RegisterStatusCB(StatusCallback, (void*)"buffer");
    out = new AudioOutputI2S();
    out->SetPinout(CONFIG_I2S_BCK_PIN, CONFIG_I2S_LRCK_PIN, CONFIG_I2S_DATA_PIN);
    out->SetChannels(1);
    out->SetGain(0.4);
    mp3 = new AudioGeneratorMP3();
    mp3->RegisterStatusCB(StatusCallback, (void*)"mp3");
    mp3->begin(buff, out);
    myservo.attach(25);
    

    Serial.print(pressure = int(bmp280.getPressure()/100.0));
    Serial.println(" hPa");

    while(mp3->isRunning()) {
      Serial.println(prayState);
       
      if (!mp3->loop()) {
        mp3->stop();
        myservo.detach();
        
        if(prayState == 1){
          prayState = 2;
          udp.broadcastTo((const char *)String(pressure).c_str(), XXXX); //気圧UDP送信、XXXX:UDPポート番号
          delay(1000);
        }else if(prayState == 2){
          prayState = 0;
        }
      }
    }
  }
      
  M5.update();
}

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#include <M5Atom.h>

#include <WiFi.h>

#include <WiFiClient.h>

#include "AsyncUDP.h"

#include <ESP32Servo.h>

#include "AudioFileSourceICYStream.h"

#include "AudioFileSourceBuffer.h"

#include "AudioGeneratorMP3.h"

#include "AudioOutputI2S.h"

#include "Seeed_BMP280.h"

#include <Wire.h>

BMP280 bmp280;

int pressure;

String http;

const char * ssid = "WiFi SSID";

const char * password = "WiFi PASS";

AsyncUDP udp;

int prayState = 0;

IPAddress ip(192, 168, AAA, BBB); // for fixed IP Address

IPAddress gateway(192,168, AAA, CCC); //

IPAddress subnet(255, 255, DDD, EEE); //

IPAddress DNS(192, 168, AAA, CCC);

Servo myservo;

AudioGeneratorMP3 *mp3;

AudioFileSourceICYStream *file;

AudioFileSourceBuffer *buff;

AudioOutputI2S *out;

#define CONFIG_I2S_BCK_PIN 19

#define CONFIG_I2S_LRCK_PIN 33

#define CONFIG_I2S_DATA_PIN 22

// Called when a metadata event occurs (i.e. an ID3 tag, an ICY block, etc.

void MDCallback(void *cbData, const char *type, bool isUnicode, const char *string)

{

const char *ptr = reinterpret_cast<const char *>(cbData);

(void) isUnicode; // Punt this ball for now

// Note that the type and string may be in PROGMEM, so copy them to RAM for printf

char s1[32], s2[64];

strncpy_P(s1, type, sizeof(s1));

s1[sizeof(s1)-1]=0;

strncpy_P(s2, string, sizeof(s2));

s2[sizeof(s2)-1]=0;

Serial.printf("METADATA(%s) '%s' = '%s'\n", ptr, s1, s2);

Serial.flush();

}

// Called when there's a warning or error (like a buffer underflow or decode hiccup)

void StatusCallback(void *cbData, int code, const char *string)

{

const char *ptr = reinterpret_cast<const char *>(cbData);

// Note that the string may be in PROGMEM, so copy it to RAM for printf

char s1[64];

strncpy_P(s1, string, sizeof(s1));

s1[sizeof(s1)-1]=0;

Serial.printf("STATUS(%s) '%d' = '%s'\n", ptr, code, s1);

Serial.flush();

}

//デュアルコア Servo制御

void servo(void *pvParameters) {

for (;;){

disableCore0WDT();

if(prayState > 0){

myservo.write(random(55, 125));

delay(250);

}

void setup(){

M5.begin(true, false, true);

Serial.begin(115200);

WiFi.config(ip, gateway, subnet,DNS); // Set fixed IP address

delay(1000);

M5.update();

if(!bmp280.init()){

Serial.println("Device error!");

}

WiFi.mode(WIFI_STA);

WiFi.begin(ssid, password);

if (WiFi.waitForConnectResult() != WL_CONNECTED) {

Serial.println("WiFi Failed");

while(1) {

delay(1000);

}

//Servo タスク

xTaskCreatePinnedToCore(

servo

, "servo" // A name just for humans

, 4096 // This stack size can be checked & adjusted by reading the Stack Highwater

, NULL

, 1 // Priority, with 3 (configMAX_PRIORITIES - 1) being the highest, and 0 being the lowest.

, NULL

, 0);

if(udp.listen(XXXX)) { //XXXX:UDPポート番号

Serial.print("UDP Listening on IP: ");

Serial.println(WiFi.localIP());

udp.onPacket([](AsyncUDPPacket packet) {

int length = packet.length();

char https[length];

memcpy(https, packet.data(), length);

http = "http" + String(https).substring(5, length);

Serial.println(http);

if(prayState == 0) {

prayState = 1;

}else if(prayState == 1) {

prayState = 2;

}

});

}

void loop(){

if(prayState > 0){

audioLogger = &Serial;

file = new AudioFileSourceICYStream( (const char *)http.c_str() );

file->RegisterMetadataCB(MDCallback, (void*)"ICY");

buff = new AudioFileSourceBuffer(file, 10240);

buff->RegisterStatusCB(StatusCallback, (void*)"buffer");

out = new AudioOutputI2S();

out->SetPinout(CONFIG_I2S_BCK_PIN, CONFIG_I2S_LRCK_PIN, CONFIG_I2S_DATA_PIN);

out->SetChannels(1);

out->SetGain(0.4);

mp3 = new AudioGeneratorMP3();

mp3->RegisterStatusCB(StatusCallback, (void*)"mp3");

mp3->begin(buff, out);

myservo.attach(25);

Serial.print(pressure = int(bmp280.getPressure()/100.0));

Serial.println(" hPa");

while(mp3->isRunning()) {

Serial.println(prayState);

if (!mp3->loop()) {

mp3->stop();

myservo.detach();

if(prayState == 1){

prayState = 2;

udp.broadcastTo((const char *)String(pressure).c_str(), XXXX); //気圧UDP送信、XXXX:UDPポート番号

delay(1000);

}else if(prayState == 2){

prayState = 0;

}

M5.update();

}

Node-REDからのmp3 URLをUDPで受信してストリーミング再生しています。
再生後に気圧センサの測定値をサーバにUDP送信します。

mp3ストリーミング再生中はデュアルコアにしてもう一方のコアでサーボをランダムに動かします。

ティラノくん

システムが出来上がりましたのでティラノくんを組み立てます。

サーボとティラノくんはヒモでつなげて口を動かします。

動作

定時発話の後に気圧を報告してくれます。

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Our concierge

HomeMadeGarbage(@homemadegarbage)がシェアした投稿 – 2020年 6月月20日午後10時50分PDT

おわりに

目的としていたATOM Echoを用いたおしゃべりティラノくんの制作が実現できました。

次回はスマートスピーカAlexaとの連動を考えてみたいと思います。

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おしゃべりコンシェルジュ ティラノくん

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Node-RED

④ UDP受信ノード

⑤ functionノード

ATOM Echo用 Arduinoコード

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