Raspberry Pi（树莓派）创建你自己的 Google Assistant：将您的家变成智能家居

phodal

十一月 13, 2017

前一段时间，PDA 个人数字助理在手机出现之前就开始流行起来。现在是SDA（智能数字助理）的时候了。10月4日，Google推出了 Google Home mini 和 Max 音箱，在后台使用 Google Assistant。而从 10 月 19 日起，这些音箱将在 7 个国家销售，价格为 49 美元。

Google 在一年前推出类似于 Amazon Echo 系列音箱的时候一点也不落后。现在谷歌正在变得更加糟糕，并且对其他竞争对手产生了反响。微软也在与 Cortana 争斗。另外像三星和 Sonos 这样的硬件厂商也参加了 SDA 竞赛。

在这个博客中，我们将看到如何从 Raspberry Pi 制作一个类似的 SDA。

步骤0：准备

材料清单

在本玩法里，我们需要以下的软硬件：

硬件：

Raspberry Pi
USB 麦克风
LED
扬声器

软件：

Google 账户
Node.js
Python

架构图

下图所示的系统架构，描述了来自用户的输入，经由麦克风和 Google Assistant 进行处理，IFTTT 接收到 hotword ，并触发 Node.js 服务器命令，该命令调用 Python 程序来打开或关闭LED。但是架构灵活，每个组件都可以独立工作。这意味着，Node.js 服务器能分别触发 LED，Python 程序分别触发LED，并且它们也能在一起工作。

Raspberry Pi Google Assistant 架构图

步骤

为 Raspberry Pi 设置麦克风和扬声器
在 Pi 中设置 Node.js 和 Python
设置 Google Assistant API
电路和 LED 开关
使用 IFTTT 和 ngrok 设置操作
整合和测试

步骤1：为 Raspberry Pi 设置麦克风和扬声器

树莓派（Raspberry Pi）没有内置麦克风来捕捉声音。所以，让我们使用 USB 麦克风来获取语音命令。

从树莓派（Raspberry Pi ）终端，键入以下命令列出音频捕获设备：

arecord -l

请从命令中检查设备 ID。这将是像 USB PnP 声音设备。默认情况下，内置的声卡将是 o，这个新的 USB 麦克风将有为 1 的 card 和为 0 的 device ID。

也有其他方法来检查，如下面的命令：

alsamixer

它将打开一个窗口，在那里可以看到 USB PnP 声卡

由于是新的卡（card），我们需要修改默认的声音配置文件

通过键入命令编辑现有的声音配置文件：

sudo nano /etc/asound.conf

pcm.!default {
  type asym
  capture.pcm "mic"
  playback.pcm "speaker"
}
pcm.mic {
  type plug
  slave {
    pcm "hw:1,0"
  }
}
pcm.speaker {
  type hw
  card 0
}
ctl.!default {
 type hw card 0
}

根据配置，如果有人使用多个设备，只需找到卡（card）号和设备号，并在麦克风下修改该文件。在这里，我假设是：pcm "hw：1,0"。

同时，复制一份到 /home/pi。

现在通过录一份音，来检查设置并确认麦克风正在工作：

arecord –format=S16_LE –duration=5 –rate=16k –file-type=wav out.wav

通过输入命令录制回放录音：

speaker-test -t wav

步骤2：设置 Python 和 Node.js 环境

从主目录（/home/pi），一个接一个地执行下面的命令：

sudo apt-get update
sudo apt-get install portaudio19-dev libffi-dev libssl-dev
sudo apt-get install python3-dev python3-venv
python3 -m venv genv
genv/bin/python -m pip install --upgrade pip setuptools
source genv/bin/activate genv
python -m pip install --upgrade google-assistant-library
python -m pip install google-assistant-sdk[samples]
pip install --upgrade google-auth-oauthlib[tool]

步骤3：允许 Google Assistant 云项目

在这一步中，我们将创建 Google云平台的 Google Assistant 客户端 ID 和凭证。

从Google Cloud平台（GCP）创建一个新项目，存储项目 ID。然后从 API Manager 连接到 Google Assistant API，然后启用活动的网页、应用程序、设备和语音。

然后从 OAuth 屏幕获取凭据。下载存储 OAuth 密钥信息的 JSON 文件，并将其传输到树莓派上。

然后执行以下的命令：

(genv) google-oauthlib-tool –client-secrets “PATH_TO_YOUR_JSON_FILE“ –scope https://www.googleapis.com/auth/assistant-sdk-prototype –save –headless

如果你是从远程 ssh 终端运行，则需要添加 headless 参数。

在此之后，您将重新指引一个许可页面，在那里必须给予 “允许” （allow）许可。

步骤4：电路和 LED 开关

在树莓派 GPIO 引脚 23 需要连接到 LED 的正极，LED 的 GND 引脚到 Raspberry Pi 的 LED。

通过以下的脚本检测 LED 是否工作：

import RPi.GPIO as GPIO
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(23, GPIO.OUT)
GPIO.output(23,1)

步骤5：设置 IFTTT 和 ngrok

在这一步中，我们需要运行 Node.js 服务器来监听特定的端口。我使用了 KylPeacock 的代码。

这个脚本在内部调用上面的 python 脚本，来使用 python-shell 命令打开或关闭 LED。

但是，Node.js 服务器在本地实例上运行，而 Google Assistant 在云上运行。所以我们需要获取互联网网址。

我使用 ngrok 通过输入下面的命令，来获得IP地址，它将提供互联网 IP 地址。

./ngrok http 8000

现在，每当你说话或者任何的关键词（如 Toggle lights）时， Google Assistant 都需要调用此 URL。为此，我们将使用 Webhook 来分配触发器和操作。登录到 IFTTT 网站，选择 Google Assistant，然后选择说一个简单的词，然后选择 webhook 作出触发。

IFTTT 配置

点击“Save”。

使用 Postman，可以通过运行这个 URL 来测试 LED 是否正在改变状态。

步骤6：整合和测试

现在，我们要做的是集成所有的东西，并测试：发光二极管，扬声器，麦克风，Node.js 服务器，IFTTT， Google Assistant。只需要通过发出这个命令：

python -m googlesamples.assistant.grpc.pushtotalk

以下是说”Toggle lights“ 时的，命令提示符的输出：

命令行输出

使用 Google Assistant 的其他好处是，任何运行 Google Assistant 的设备现在都可以控制此设备。例如，我从手机上运行命令，得到相同的结果：

手机运行 Google Assistant

下一步

由于我们可以远程控制 LED，我们可以建立许多这样的助手程序。

例如，我打算建立会说话的镜子，在刮胡子的时候我会用它来看新闻。

或建立许多交易，如预订、房间预订，订购一个蛋糕等。是这个助手的其他可能的用例。

谷歌建议使用 Dialogflow，或 actions SDK 用于这种复杂的解决方案。

你打算建立什么？

原文链接：http://icircuit.net/make-google-assistant-turn-home-smart-home/2216

参考资料：

https://github.com/krpeacock/google_home_starter

https://becominghuman.ai/turn-your-raspberry-pi-into-homemade-google-home-9e29ad220075

https://www.hackster.io/Salmanfarisvp/googlepi-google-assistant-on-raspberry-pi-9f3677#toc-step-1–setup-raspberry-pi-1

https://developers.google.com/actions/dialogflow/

http://gadgets.ndtv.com/videos/google-home-mini-hands-on-does-it-work-in-india-470137

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