智能家居人機(jī)交互方案

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1、在智能家居實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案中，人機(jī)交互系統(tǒng)是一個相對比較獨(dú)立的系統(tǒng)。但它的運(yùn)行即需要其他子系統(tǒng)的支持，同時也想高級服務(wù)提供依據(jù)。其中的主要交互設(shè)備有家居機(jī)器人、智能手機(jī)、移動平板、智能視機(jī)、健康設(shè)備、遙控器、計算機(jī)等。1家居機(jī)器人1.1人機(jī)交互技術(shù)在終端機(jī)器人中主要提供觸摸顯示和語音交互方式，并提供攝像頭擴(kuò)展接口，利于更高層次的開發(fā)。觸摸顯示交互是多媒體技術(shù)交互方式的一種，其依托于7寸觸摸顯示屏進(jìn)行操作界面的實(shí)現(xiàn)和用戶觸摸輸入。目前，在手機(jī)、平板等電子消費(fèi)領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用。其有一個缺陷是，觸摸顯示屏安放在機(jī)器人的機(jī)體結(jié)構(gòu)中，屬于機(jī)器人的一部分，具體的使用過程不是特別方便。語音交

2、互是本設(shè)計中的重要部分，是終端機(jī)器人與其他家電設(shè)備最大的卻別。通過自然語言交流，一方面用戶可以非常方便的使用機(jī)器人進(jìn)行家庭中各種設(shè)備的控制，另一方面其還能與老人對話，提供心理慰藉，或者用于幼齡兒童的教學(xué)。終端機(jī)器人中語音交互的方案采用科大訊飛語音云平臺進(jìn)行高效開發(fā)。語音識別的過程為：在本地進(jìn)行語音采集，將采集的信息發(fā)送到語音云端，本地接受來自云端的識別結(jié)果在，然后進(jìn)行智能處理；語音合成的過程為：將要合成的文本發(fā)送到語音云端，云端將語音信息返回到本地進(jìn)行播放。科大訊飛云平臺只是提供具體的識別和合成，而怎么讓語音識別更智能化則需要進(jìn)一步的研究。1.2系統(tǒng)硬件1.2.1整體架構(gòu)電子芯片技術(shù)

3、的飛越發(fā)展，CPU處理核心的處理和運(yùn)算性能越來越強(qiáng)?；谧畲蠡肅PU能力、減少成本和降低系統(tǒng)能耗的思想，本設(shè)計采用單處理核心，由Cortex-A8（S5PV210）統(tǒng)籌系統(tǒng)的所有外設(shè)，進(jìn)行設(shè)備控制和信息采集。對于外部設(shè)備，設(shè)備本身復(fù)雜程度以及傳輸方式、傳輸速率上均有不同，因此在對系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行選型時盡量減少設(shè)備種類的復(fù)雜程度。系統(tǒng)框架中定義了2種設(shè)備總線：USB總線和IO數(shù)據(jù)總線。USB總線用于數(shù)據(jù)傳輸量大、傳輸速率高的復(fù)雜設(shè)備，IO數(shù)據(jù)總線則對應(yīng)傳輸速率低的簡單設(shè)備。USB總線采用Hub的形式進(jìn)行多設(shè)備擴(kuò)展。IO數(shù)據(jù)總線則采用抽象化和模塊化思想設(shè)計，建立單獨(dú)的底層擴(kuò)展系統(tǒng)，規(guī)范相

4、應(yīng)設(shè)備接口。系統(tǒng)從總線的角度出發(fā)，將硬件分為2部分：底層擴(kuò)展系統(tǒng)和上層Cortex-A8平臺。底層擴(kuò)展系統(tǒng)主要用于傳感器數(shù)據(jù)采集、機(jī)器人動力系統(tǒng)控制以及情感控制，設(shè)備的類型和控制較為簡單。而上層Cortex-A8平臺則是在核心控制器的基礎(chǔ)上搭載觸摸顯示屏、用戶按鍵接口、音頻輸出以及USB類的攝像頭、Wi-Fi適配器、藍(lán)牙適配器。整體的硬件架構(gòu)如圖1圖11.2.1Cortex-A8與S5PV210ARMCortex-A8處理器是基于ARMv7-A體系結(jié)構(gòu)，其設(shè)計主要面向高性能和低功耗。目前，其突出的優(yōu)勢已經(jīng)得到了市場的認(rèn)可，在智能手機(jī)、機(jī)頂盒、數(shù)字電視、打印機(jī)等終端設(shè)備中具有廣泛的應(yīng)用

5、。Cortex-A8處理器的主要特點(diǎn)如下：1）128位SIMD引擎支持高性能媒體處理（NEON）；2）優(yōu)化的1級高速緩存和集成的2級高速緩存；4）Thumb-2技術(shù)，提高性能并節(jié)省指令存儲空間；5）動態(tài)分支預(yù)測，降低分支錯誤預(yù)測的危害；6）完整的內(nèi)存管理單元（MMU）；7）Jazelle-RCT技術(shù)優(yōu)化即時生產(chǎn)(JIT)和動態(tài)自適應(yīng)編譯(DAC)；8）高功效和高性能的內(nèi)存系統(tǒng)；Mini210s開發(fā)板以Cortex-A8的S5PV210為核心控制器。S5VP210是一款高效率、高性能、低功耗的32為RISC處理器，其適用于智能手機(jī)和平板電腦等智能終端。S5PV210在Cortex-A8

6、的基礎(chǔ)上拓展了多媒體方面的性能，其包含很多強(qiáng)大的硬件編解碼功能，內(nèi)置MFC（MultiFormatCodec）、高性能PowerVRSGX5403D圖形引擎和2D圖形引擎、IVA3硬件加速器、HDMIv1.3等多媒體相關(guān)的處理模塊。S5PV210采用584引腳的FCFBGA封裝，具有豐富的外圍接口如TFTLCD控制器、攝像頭接口、MIPIDSI、ATA接口、UART、24通道DMA、定時器、GPIO、USBHost2.0、USB2.0OTG等。S5PV210同時具有豐富的高質(zhì)量的外部存儲接口，其DRAM支持LPDDR1、DDR2、LPDDR2，F(xiàn)lash/ROM支持NANDFlash

7、、NOR-Flash、SRAM等。S5PV210芯片結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。圖2S5PV210芯片結(jié)構(gòu)圖1.2.2Mini210s開發(fā)平臺Mini210s是一款高性能高性價比的Cortex-A8開發(fā)板，搭載三星S5PV210處理器，運(yùn)行主頻可高達(dá)1GHz，同時集成PowerVRSGX540高性能圖形引擎。Mini210s開發(fā)板配備了512MDDR2內(nèi)存和4GMLCNANDFlash，其外部應(yīng)用接口非常豐富如WM8960音頻芯片、miniHDMI高清輸出、USB2