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原文引自CSDN社區(qū) 《[立創(chuàng)&傳智&黑馬程序員&CSDN]訓練營——仿生機械狗》

編者按 昨天的《玩嗨OpenHarmony：基于OpenHarmony的仿生四足狗開發(fā)分享》，大家看到了一只12個自由度可在3D空間移動的機械狗的開發(fā)心得。今天分享的機械狗會更上一層樓，不僅僅支持藍牙操控實現(xiàn)復雜動作，而且還是支持通過語音控制的哦。相信大家會喜歡。 1. 功能描述 話不多說，我們先上圖上視頻： 正視圖：

俯視圖：

視頻展示： 狗狗名字叫小嘉，目前這只狗狗已經(jīng)支持語音控制前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、扭身子、握手、跳躍等；支持AP模式，用終端連接熱點，訪問網(wǎng)頁進行控制；還支持使用HC05和藍牙調(diào)試器進行控制；超聲波避障還在優(yōu)化中。 2. 硬件介紹 電源： 由于整個項目需要驅(qū)動9個舵機，需要比較大的電流，所以供電選用兩節(jié)18（直徑）65（長度）0（圓柱形）鋰電池，電源部分主要使用12V-5V，以及5V-3.3V的LDO（這里有個優(yōu)化點，當時圖簡單，使用的都是LDO（編者注：Low Dropout Regulator 線性穩(wěn)壓電源的英文縮寫），實測發(fā)熱還是比較嚴重，后面有打算換成DC/DC進行供電）。用到了LM1084 (商城料號：C259973)和UZ1084（商城料號：C84897）。

實際使用電路如下：

2.1 主控電路： 主控使用的是傳智教育的HI3861模組（商城料號C2923578），該模組內(nèi)置最小系統(tǒng)電路，簡化了該部分電路設計，只需要額外增加一個復位電路以及在電源部分添加一個100nF的旁路電容C7（大電容濾除低頻噪聲，小電容濾除高頻噪聲）即可。

下載電路： 在之前的鴻蒙訓練營，沒有添加CH340需要外部接線，給我人接麻了，疼定思痛，加上了CH340G模塊，由于使用的是Typec接口，所以在CC1和CC2要下來倆個電阻，方便電腦識別如果不加有可能會識別不到。另外，Hi3861是3.3V電壓基準，為了保證統(tǒng)一電平，這里CH340G采用3.3V供電（上一期筆者有用5V供電燒錄失敗的經(jīng)歷）所以對應的V3端口也要接3.3V，而非5V供電時的那樣。

PCB實物如下：

2.2 舵機驅(qū)動模塊： 由于PCA9685商城沒有現(xiàn)貨，在某寶查了一下價格，買個芯片和買個模塊要花差不多的米，本著提高成功率的態(tài)度，買了模塊。

2.3 語音識別模塊：

語音識別使用的是鹿小班語音識別模塊，官方簡介：

ASR-01是一顆專用于語音處理的人工智能芯片，可廣泛應用于家電、家居、照明、玩具等產(chǎn)品領域，實現(xiàn)語音交互及控制。

ASR-ONE內(nèi)置自主研發(fā)的腦神經(jīng)網(wǎng)絡處理器BNPU（編者注：Brain Neural Network Processing Unit的英文縮寫），支持200條命令詞以內(nèi)的本地語音識別，內(nèi)置CPU核和高性能低功耗Audio Codec模塊，集成多路UART（編者注：通用非同步收發(fā)傳輸器Universal Asynchronous Receiver/Transmitter的英文縮寫）、IIC（編者注：Inter-Integrated Circuit 內(nèi)部集成電路的英文縮寫）、PWM（編者注：Pulse Width Modulation 脈沖寬度調(diào)制的英文縮寫）、GPIO（編者注：General-purpose input/output 通用輸入輸出的英文縮寫）等外圍控制接口，可以開發(fā)各類高性價比單芯片智能語音產(chǎn)品方案。

他們近期出了一款PRO版本，據(jù)說是支持聲紋識別的，筆者還沒買來嘗鮮，有興趣的同學自行了解吧。 2.4 超聲波模塊：

這里筆者使用的是2022款的超聲波測距模塊HC-SR04 超聲波傳感器，支持兼容UNO R3/51/STM32，該模塊支持普通GPIO模式、IIC模式、UART模式、1-Wire模式，由于串口和IIC已經(jīng)被用到了其他地方，所以只能選擇GPIO模式或者是1-Wire模式。筆者使用的是GPIO模式，不需要更改電阻。如果使用其他模式需要根據(jù)操作手冊進行修改。 3. 軟件介紹 3.1 主體框架： 程序主體還是用的傳智官方的示例，在此基礎上進行了億點點修改，主要是增加了一個串口任務和動作邏輯。

static void UART_Task(void)
{
    IotUartAttribute uart_attr = {
        //baud_rate: 9600
        .baudRate = 9600,
        //data_bits: 8bits
        .dataBits = 8,
        .stopBits = 1,
        .parity = 0,
        .rxBlock = 0,
        .txBlock = 0,
    };
    //Initialize uart driver
    IoTUartInit(HI_UART_IDX_1, &uart_attr);
    while (1)
    {
        printf("=======================================
");
        printf("*************SIZU_example**************
");
        printf("=======================================
");
        // //通過串口1發(fā)送數(shù)據(jù)
        // IoTUartWrite(HI_UART_IDX_1, (unsigned char *)data, strlen(data));
        //通過串口1接收數(shù)據(jù)
        IoTUartRead(HI_UART_IDX_1, uart_buff_ptr, UART_BUFF_SIZE);
        SIZU_Uart_Cmd((char *)uart_buff_ptr);
        printf("Uart1 read data:%s
", uart_buff_ptr);
        usleep(500000);
    }
}


static void start(void) {
    osThreadAttr_t attr;
    //設置GPIO_2引腳復用功能為PWM
    IoTIoSetFunc(IOT_IO_NAME_5, IOT_IO_FUNC_5_UART1_RXD);
    IoTIoSetFunc(IOT_IO_NAME_6, IOT_IO_FUNC_6_UART1_TXD);
    IoTIoSetFunc(IOT_IO_NAME_10, IOT_IO_FUNC_10_I2C0_SDA);
    IoTIoSetFunc(IOT_IO_NAME_9, IOT_IO_FUNC_9_I2C0_SCL);
    IoTI2cInit(0, 400000);
    dog_init();
    genki_services_start();
    init_service();
    attr.name = "UART_Task";
    attr.attr_bits = 0U;
    attr.cb_mem = NULL;
    attr.cb_size = 0U;
    attr.stack_mem = NULL;
    attr.stack_size = UART_TASK_STACK_SIZE;
    attr.priority = UART_TASK_PRIO;
    if (osThreadNew((osThreadFunc_t)UART_Task, NULL, &attr) == NULL)
    {
        printf("[ADCExample] Falied to create UART_Task!
");
    }
}


APP_FEATURE_INIT(start);

動作邏輯主要參考如下視頻：

//  --------                 --------
// |  D9    |               |  D7    |
// | joint9 |               | joint7 |
//  ----- --------     --------- -----
//       |  D8    |   |  D6    |
//       | joint8 |   | joint6 |
//        --------     --------
//       |  D2    |  |   D4    |
//       | joint2 |  |  joint4 |
//  ----- --------    --------- -----
// |  D3    |               |  D5    |
// | joint3 |               | joint5 |
//  --------                 --------
//                Front
————————————————

3.2 語音識別： 語音識別參考的筆者之前做的筆記：《OpenHarmony學習筆記——Hi3861+ASR-01的語音識別助手》（https://blog.csdn.net/qq_41954556/article/details/123905578）。由于功能比較簡單，也就沒有去弄數(shù)據(jù)包，一個簡單的開頭和一個數(shù)字，然后使用atoi函數(shù)獲取數(shù)字，進行判斷，最后執(zhí)行操作即可。

// An highlighted block
enum{
    Get_Down,//趴下
  Hand_shake,//握手
    Go_Forward,//前進
    Go_Backward,//后退
    Go_Left,//左轉(zhuǎn)
    Go_Right,//右轉(zhuǎn)
    Twist_Body,//扭身子
    Stretch_Oneself,//伸懶腰
    WAIT//d
};


//檢測串口指令
void SIZU_Uart_Cmd(char *str)      
{
    char  *Str;
    unsigned char ID=255;
  
    Str=&str[1];//定位到指令的數(shù)字部分“U1”
    ID=atoi(Str);
  
  if(strstr((const char *)str,"G")!=NULL)      //如果字符串str中包含有“G”
  {
    switch(ID)
    {
      case Get_Down:  //趴下  G0
                sithome();
                printf("Get_Down
");
        break;
      case Hand_shake:  // 握手G1
                wink(10);
                printf("Handshake
");
        break;
      case Go_Forward:  // 前進G2
                forward(5);
                printf("Go_Forward
");
        break;
      case Go_Backward:  // 后退G3
                 backward(5);
                 printf("Go_Backward
");
        break;
            case Go_Left:  // 左轉(zhuǎn)G4
                leftturn(5);
                 printf("Go_Left
");
        break;
             case Go_Right:  // 右轉(zhuǎn)G5
                 rightturn(5);
                 printf("Go_Right
");
        break;
            case Twist_Body:  // 扭身子
                 twist();
                 printf("LED_Add
");
        break;
            case Stretch_Oneself:  //伸懶腰
                 printf("LED_Reduce
");
                 stand3();
        break;
      default:
        printf("%s ERROR",str);
                standhome();
        break;
    }
  }
    memset(uart_buff,0,sizeof(uart_buff));
}

OLED顯示表情，這個需要找到表情包GIF然后分離出單幀表情，取模，顯示，詳細的取模過程參考博客：《0.96寸OLED取模教程——字符與圖片取?！罚╤ttps://blog.csdn.net/qq_39400113/article/details/108036400）語音識別的關鍵詞使用的是天問的鹿小班模塊，內(nèi)置圖形化編程模塊，YYDS！會拖動模塊就可以了，想玩語音識別的，強烈推薦此款。

3.3 超聲波測距： 這里筆者使用的是GPIO模式，利用兩個GPIO口進行控制和捕獲，進而計算出距離，詳細介紹請參考筆者的博客《OpenHarmony南向?qū)W習筆記——Hi3861+HC-SR04超聲波檢測》（https://blog.csdn.net/qq_41954556/article/details/125910794）

通信流程：

根據(jù)廠商資料可以知道，該模塊的通信流程如下：

主控芯片與TRIG連接的IO配置為輸出模式，與ECHO連接的IO配置為輸入模式；

MCU（編者注：Micro Controller Unit 微控制單元的英文縮寫）給TRIG引腳輸出一個大于10us的高電平脈沖；

模塊通過ECHO腳返回一個高電平脈沖信號；

主控記錄ECHO腳高電平脈沖時間T并代入公式計算。

代碼：

// An highlighted block


#define Echo  8   //Echo   //GPIO8
#define Trig  7   //Trig   //GPIO7
#define GPIO_FUNC 0


float GetDistance  (void) {
    static unsigned long start_time = 0, time = 0;
    float distance = 0.0;
    IotGpioValue value = IOT_GPIO_VALUE0;
    unsigned int flag = 0;
/*========GPIO通信模式流程1初始化GPIO =============== */
    IoTIoSetFunc(Echo, GPIO_FUNC);//設置Echo連接IO為普通GPIO模式，無復用
    IoTGpioSetDir(Echo, IOT_GPIO_DIR_IN);//設置Echo連接IO為輸入模式
    IoTGpioSetDir(Trig, IOT_GPIO_DIR_OUT);//設置Trig連接IO為輸出模式
/* ======== GPIO通信模式流程 2輸出起始信號 =============== */
    IoTGpioSetOutputVal(Trig, IOT_GPIO_VALUE1);//拉高Trig
    IoTUdelay(20);//20us
    IoTGpioSetOutputVal(Trig, IOT_GPIO_VALUE0);//拉低Trig
/* ======== GPIO通信模式流程 3檢測Echo腳輸出的高電平時間 ==== */
    while (1) {
        IoTGpioGetInputVal(Echo, &value);//讀取Echo腳的電平狀態(tài)
        if ( value == IOT_GPIO_VALUE1 && flag == 0) {//如果為高
            start_time = IoTGetUs();//獲取此時時間
            flag = 1;
        }
        if (value == IOT_GPIO_VALUE0 && flag == 1) {//高電平結束變成低電平
            time = IoTGetUs() - start_time;//計算高電平維持時間
            start_time = 0;
            break;
        }
    }
/* ======== GPIO通信模式流程 4代入公式計算 ====== */
    distance = time * 0.034 / 2;
    // printf("distance is %f
",distance);
    return distance;
}

4. 機械結構 筆者也是第一次自己繪制3D結構件，還不太OK啊，跟著畫了個錘子，然后覺著自己畫的結構實在不太靠譜，于是去海鮮市場撈了一個，有相同煩惱的同學可以去看看。

4.1 物料清單：

四足機器人3D打印件（打印件不是整機，電子件、螺絲等自備）38 * 1

SG90 MG90S 9g舵機固定翼航模遙控飛機 9克馬達航模5.99 * 9

16路PWM舵機驅(qū)動板PCA9685控制器機器人IIC適用MG90S SG90 MG995 19.6 * 1

鋰電池兩節(jié)18650或者2S，大約30-40，加上OLED、超聲波模塊，M3螺絲、螺母、銅柱、模組、芯片一起大約200成本。

總結感謝立創(chuàng)EDA、傳智、黑馬程序員、CSDN提供的鴻蒙物聯(lián)網(wǎng)實戰(zhàn)訓練營活動，在本次活動中學到了很多之前未接觸的知識，受益良多。 寫在最后 我們最近正帶著大家玩嗨OpenHarmony。如果你有好玩的東東，歡迎投稿，讓我們一起嗨起來！有點子，有想法，有Demo，立刻聯(lián)系我們：合作郵箱：zzliang@atomsource.org