Alexa控制的门牌演示

描述

为什么？

您正在经营一家小型“极客商店”，想给当天的第一位/最后一位顾客留下深刻印象？您想离开办公桌休息片刻，并认为告诉您的同事 - 和 Alexa - 应该足够努力（你为什么要留下一张纸条）？或者只是为了向世界展示你有多酷？还是只是为了好玩？;)

简介及免责声明

这只是一个演示、一个原型、一个简短的草图或快速食谱，介绍如何使用亚马逊的 Alexa 技能套件控制连接到 Arduino MKR1000 的电子纸显示器。

如果您需要更全面的信息

• Arduino MRK1000 开发板，

• 如何建立亚马逊 Alexa 技能，

• Thinger.io平台或

• 微雪1.54寸电子纸模组的使用方法

我们鼓励您阅读此平台/产品的相关文档。

先决条件

• 硬件组件（见 BOM）

• Arduino MKR1000 的 Arduino 桌面 IDE 设置（参见此处）

• Arduino MKR1000 的最新 WiFi 固件更新（参见此处）

• 亚马逊开发者账户

• AWS 账户（AWS 免费套餐）

• Thinger.io帐户

• 可选：Amazon Echo 设备

关于费用：

对于硬件（MKR1000 和电子纸模块），您可能需要花费大约 50 美元。

要开发 Alexa 技能，您需要一个 Amazon Developer 帐户，该帐户可以免费注册。您还需要创建一个 AWS Lambda 函数。计算服务 AWS Lambda 包含在 AWS 免费套餐中，每月有 1.000.000 个请求，期限不受限制。要创建和使用 AWS 免费套餐资源，您必须注册到 AWS 并提供有效的信用卡，如果您在免费套餐计划的限制范围内，则不会被收取费用。

Thinger.io提供免费的评估、学习和测试计划。对于此项目，您需要配置此计划中包含的 2 个免费设备之一，并且您可能不会超过免费计划中的呼叫速率限制。

物联网

Thinger.io提供“一个随时可用的可扩展云基础设施，用于连接数百万台设备。您可以使用我们易于使用的管理控制台来控制它们，或者使用我们的 REST API 将它们集成到您的业务逻辑中。开源。”

平台提供的设备端点的 REST API 使将设备集成到其他平台（此处为 AWS 平台）上的应用程序变得容易。

首先按照如下文档从云控制台创建一个设备：

按照这些说明设置您的 Arduino IDE 和Arduino MKR1000 的本部分。上传自定义示例草图后...

#define _DEBUG_
#define _DISABLE_TLS_
#include 
#include 
#define USERNAME "3magku"
#define DEVICE_ID "DoorSign"
#define DEVICE_CREDENTIAL "Iq7OxG4htORD"
#define SSID "yourWifiSsid"
#define SSID_PASSWORD "yourWifiPassword"
#define LED_PIN 6
ThingerWifi101 thing(USERNAME, DEVICE_ID, DEVICE_CREDENTIAL);
void setup() {
 Serial.begin(115200);
 // configure wifi network
 thing.add_wifi(SSID, SSID_PASSWORD);
 pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
 // pin control example (i.e. turning on/off a light, a relay, etc)
 thing["led"] << digitalPin(LED_PIN);
 // resource output example (i.e. reading a sensor value, a variable, etc)
 thing["millis"] >> outputValue(millis());
 // more details at http://docs.thinger.io/arduino/
}
void loop() {
 thing.handle();
}

...您的设备状态在云控制台中应如下所示：

微雪1.54寸电子纸模组

微 雪1.54英寸电子纸模组是一款采用微封装电泳显示技术MED图像显示技术的电子纸设备。

电子纸屏幕通过反射环境光来显示图案，不需要背景光。一旦设置/更新显示模式，模块在待机模式下的功耗极低（5 uA = 0.000005 A）

由于 Arduino MKR1000 提供比 Arduino UNO/Mega 多得多的 SRAM，并且基于 3.3 V 电压，因此它是与 Waveshare 1.54 英寸电子纸模块一起使用的相当大的平台。电子纸显示器的极低功耗使得在电池供电时尝试将其连接到像 MKR1000 这样的电路板更加有趣。

要将显示模块连接到 MKR1000 并在其上运行供应商的示例程序，您基本上可以按照供应商文档中“使用 Arduino”的说明进行操作，并考虑 MKR1000 和 UNO 之间引脚布局的一些差异：

MKR1000 上的SPI引脚是D8 (MOSI) 、D9 (SCK)和 D10 (MISO) - UNO 上的 SPI 引脚是 D11 (MOSI)、D12 (MISO) 和 D13 (SCK)。

按照Waveshare Wiki 页面的说明，必须将两个 SPI 信号 SCK 和 MOSI 重新映射到 MKR1000 的 D9 和 D8。其余信号如 CS、DC、RST 和 BUSY 可以自由映射到 MKR1000 的其他数字信号。

这是将模块与 MKR1000 接线的扩展映射表：

生成的接线如下所示：

真正的原型设置如下所示：

要运行供应商提供的示例和您自己的草图，需要对提供的库代码进行一些小的更改：

• 从https://www.waveshare.com/wiki/File:1.54inch_e-Paper_Module_code.7z下载代码和库并解压包。

• 将demo包的arduino/libraries目录下的文件复制到documents/arduino/libraries，实际路径由Arduino IDE --> File --> Preferences -->Sketchbook location决定。

• 在文件libraries/ep1in54/epdif.h中进行以下更改以反映 MKR1000 修改后的引脚映射：

#ifndef EPDIF_H
#define EPDIF_H
#include 
/* COMMENT OR REMOVE THIS SECTION: 
// Pin definition
#define RST_PIN 8
#define DC_PIN 9
#define CS_PIN 10
#define BUSY_PIN 7
*/
/* ADD THE FOLLOWING SECTION: */
// Custom pin definition (MKR1000)
#define RST_PIN 4
#define DC_PIN 5
#define CS_PIN 7
#define BUSY_PIN 3
class EpdIf {

• 编译并上传演示草图 epd1in54-demo 以测试模块和您的设置。

门牌 - 应用

门牌应用程序是前面部分中两个示例草图的简单组合：用​​于测试Thinger.io连接性的草图和 Waveshare 提供的 ep1in54-demo 草图。

对于这个演示，我们基本上：

• 创建三个小的 (200 x 200 px) 单色位图并将这些图像转换为 C 字节数组 - 请参阅 Waveshare wiki 中的“如何显示图像”部分。

• 在草图中包含这些位图数组：

/* "imagedata_open.h" */
extern const unsigned char IMAGE_DATA_OPEN[];
/* "imagedata_open.coo" */
#include "imagedata_open.h"
#include 
const unsigned char IMAGE_DATA_OPEN[] PROGMEM = {
/* 0X00,0X01,0XC8,0X00,0XC8,0X00, */
0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, ...
// Image data for "We are open", "Sorry, we are closed" and "Be right back" ...
#include "imagedata_open.h"
#include "imagedata_closed.h"
#include "imagedata_brb.h"

• 为thinger.io定义输入资源和处理程序以接收参数以选择要显示的图像：

// Handle for "image" resource:
 thing["image"] << [](pson &in) {
   boolean clean = in["clean"];
   int number = in["number"];
   displayImage(clean, number);
 };
// Handler called function for displaying images:
void displayImage(boolean clean, int number)
{
 if (clean) { ePaperClear(); }
 const unsigned char *image_data;
 switch (number)
 {
   case 0:
     image_data = IMAGE_DATA_OPEN;
     break;
   case 1:
     image_data = IMAGE_DATA_AWAY;
     break;
   case 2:
     image_data = IMAGE_DATA_CLOSED;
     break;
 }
 ePaperShowImage(image_data);
}
// Clear e-ink display:
void ePaperClear()
{
 epd.ClearFrameMemory(0xFF);   // bit set = white, bit reset = black
 epd.DisplayFrame();
 epd.ClearFrameMemory(0xFF);   // bit set = white, bit reset = black
 epd.DisplayFrame();
 epd.Init(lut_partial_update);
}
// Display image on e-ink display:
void ePaperShowImage(const unsigned char image_data[])
{
 epd.SetFrameMemory(image_data);
 epd.DisplayFrame();
 epd.SetFrameMemory(image_data);
 epd.DisplayFrame();
 epd.Init(lut_partial_update);
}

完整的代码可以在这里找到。

编译、上传和运行代码后，设备应在thinger.io设备状态板上显示为在线，单击查看 API按钮后，您应该会在DOORSIGN API中看到先前定义的输入资源为图像 - 私有。当您展开此项时，您将看到输入参数，并且您将能够向您的设备发送请求：

如果您选择显示查询，则显示的 REST 调用稍后将在 AWS Lambda 函数中使用。

可以在此处找到有关thinger.io服务器 API的更多信息。

Alexa 技能

从Amazon Developer Console开始创建 Alexa Skill ：

• 将技能类型保留为自定义交互模型。

• 如果您的设备使用英语（英国），请将语言更改为英语（英国）。

• 选择一个名称，例如“门牌”。

• 将所有其他全局字段保留为否。

• 保存。

• 请注意下一个屏幕上新创建的应用程序 ID 。

• 单击下一步。

接下来定义

• Intent Schema （见下文）

{
 "intents": [
    {
 "slots": [
        {
 "name": "Status",
 "type": "STATUS_TYPE"
        }
      ],
 "intent": "ShowStatus"
    },
    {
 "intent": "AMAZON.HelpIntent"
    },
    {
 "intent": "AMAZON.StopIntent"
    }
  ]
}

• 自定义插槽类型“STATUS_TYPE” ，值为“ open ”、“ away ”和“ closed ”

• 和示例话语（见下文）

ShowStatus display that we are {Status}
ShowStatus show that i am {Status}
ShowStatus we are {Status}
ShowStatus i am {Status}

AWS 拉姆达

作为技能的端点，我们创建了一个 AWS Lambda 函数。

• 登录AWS 管理控制台，

• 选择所有服务 > 计算 > Lambda

• 选择创建函数

• 通过输入“alexa”选择蓝图和过滤器

• 选择任何蓝图，例如alexa-skill-kit-sdk-factskill (Node.js)，然后单击配置

• 为您的功能选择一个名称，例如myDoorSign

• 选择现有角色或定义新角色（参见此处）

• 函数创建成功后：

• 添加类型为Alexa Skills Kit的触发器，并通过输入先前创建的 Alexa Skill的应用程序 ID对其进行配置。

• 在函数代码部分，选择文件 index.js 的内联编辑器中的所有代码，并通过粘贴以下代码替换它：

'use strict';
/*
 * App ID for the skill
 */
var APP_ID = "REPLACE_ME__ALEXA_APP_ID";
var SKILL_NAME = "REPLACE_ME__ALEXA_SKILL_NAME";
/*
 * Alexa SDK
 */
var Alexa = require('alexa-sdk');
/*
* HTTP/HTTPS
*/
var https = require('https');
/*
 * Thinger.io device
 */
const ti_user = "REPLACE_ME__THINGER_IO_USER";
const ti_device = "REPLACE_ME__THINGER_IO_DEVICE_ID";
const ti_token = "REPLACE_ME__THINGER_IO_ACCESS_TOKEN";
const ti_api_host = "api.thinger.io"
const ti_api_port = 443;
const ti_api_base_path = "/v2/users/" + ti_user + "/devices/" + ti_device + "/";
/*
 * Register handlers
 */
exports.handler = function (event, context, callback) {
 var alexa = Alexa.handler(event, context);
 alexa.appId = APP_ID;
 alexa.registerHandlers(handlers);
 alexa.execute();
};
var handlers = {
 /*
     * The "ShowStatus" intent:
     */
 "ShowStatus": function () {
 var myHandler = this;
 var speechOutput;
 var cardTitle;
 var statusSlot = this.event.request.intent.slots.Status;
 var status = "open";
 var imageNumber = 0;
 // Get slot(s):
 if (statusSlot && statusSlot.value) {
 status = statusSlot.value.toLowerCase();
        }
 // Determine image number from status:
 switch (status) {
 case "open":
 imageNumber = 0;
 break;
 case "closed":
 imageNumber = 2;
 break;
 case "away":
 imageNumber = 1;
 break;
 default:
 imageNumber = 0;
 break;
        }
 // Build path:
 var ti_api_path = ti_api_base_path + "image";
 // Build request body:
 var ti_input = { in: {
 clean: true,
 number: imageNumber
            }
        };
 // Build POST request:
 var request_body = JSON.stringify(ti_input);
 var request_headers = {
 "Authorization": "Bearer " + ti_token,
 "Content-Type": "application/json",
 "Content-Length": Buffer.byteLength(request_body)
        }
 var request_options = {
 host: ti_api_host,
 port: ti_api_port,
 path: ti_api_path,
 method: "POST",
 headers: request_headers
        }
 console.log("REQUEST - HEAD:" + JSON.stringify(request_options));
 console.log("REQUEST - BODY:" + JSON.stringify(request_body));
 // Handle POST request:
 var request = https.request(request_options, function (r) {
 console.log("RESPONSE - STATUS:" + r.statusCode);
 r.on('data', function (d) {
 console.log("RESPONSE:" + d);
 var d_json = JSON.parse(d);
            });
 r.on('end', function () {
 console.log("END: returning speech output ...");
 speechOutput = "The door sign has been updated successfully! The new status shown is '"+ status+"'.";
 cardTitle = "Success";
 myHandler.emit(':tellWithCard', speechOutput, cardTitle, speechOutput);
            });
 r.on('error', function (e) {
 console.log("ERROR:");
 console.error(e);
 speechOutput = "Sorry, there was problem - I could not update the door sign!";
 cardTitle = "Error";
 myHandler.emit(':tellWithCard', speechOutput, cardTitle, speechOutput);
            });
        });
 // Send POST request:
 request.write(request_body);
 request.end();
    },
 /*
     * Built-in intents:
     */
 "AMAZON.HelpIntent": function () {
 this.emit(':ask', "You can say tell door sign 'we are open', or, you can say exit... What can I help you with?", "What can I help you with?");
    },
 "AMAZON.StopIntent": function () {
 var speechOutput = "OK";
 this.emit(':tell', speechOutput);
    },
 'Unhandled': function () {
 this.emit(':ask', "What can I do for you?", "What can I do for you?");
    }
};

并替换字符串：

• 将_ME__THINGER_IO_USER 替换为您的thinger.io用户名

• REPLACE_ME__THINGER_IO_DEVICE_ID 为之前在thinger.io注册的设备的 ID

• 将_ME__THINGER_IO_ACCESS_TOKEN 替换为之前在thinger.io上为您的设备创建的附加访问令牌

• REPLACE_ME__ALEXA_APP_ID 为之前创建的 Alexa Skill 的 Application Id

• REPLACE_ME__ALEXA_SKILL_NAME 为之前创建的 Alexa Skill 的名称

在您的 Alex Skill 的配置部分：

• 选择AWS Lambda ARN （Amazon 资源名称）作为服务端点类型

• 并在Default字段中输入此 Lambda 函数的 ARN 。

把它们缝在一起

现在您应该已经将您的设备连接到thinger.io平台（通过用户名、设备 ID 和设备令牌），将您的设备链接到 AWS Lambda 函数（通过用户名、设备 ID 和访问令牌）并将 AWS Lambda 函数链接到一个Alexa 技能（通过技能应用程序 ID 和 Lambda 函数的 ARN）。

如果所有步骤都已正确执行，您可以测试您的设置。

 

改进、更改和待办事项

• 一个很好的包装

• 更复杂、功耗更低的通信设置（例如，具有重新连接算法的 MQTT 有助于延长睡眠时间）

• 更大的显示器

• 如果您不能（或不想）获得 Arduino MKR1000，任何具有 SPI 硬件支持的 Arduino 代码兼容设备（例如 ESP8266 型板）也应该这样做，如果您稍微调整一下引脚映射.