Integrando o Amazon Alexa à solução ST BlueNRG-Mesh

Integrando o Amazon Alexa à solução ST BlueNRG-Mesh

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Introdução

O Bluetooth Mesh é o mais recente padrão global para conectividade sem fio simples e segura. Ele permite comunicações de um para um e um para muitos dispositivos e é ideal para automação predial, redes de sensores e muitas outras soluções de IoT, nas quais vários dispositivos (10s a 1000s) precisam se comunicar de maneira confiável e segura.

Os fornecedores de soluções estão ansiosos e adotam essa tecnologia em diversas aplicações, como iluminação, HVAC e automação industrial. Em paralelo, os Serviços de assistente estão ganhando popularidade e aceitação no mercado, pois podem ser controlados usando comandos de voz. Amazon (Alexa), Google (Assistente do Google) e Microsoft (Cortana) são algumas das grandes empresas que trabalham neste domínio.

Este artigo descreve como os serviços Bluetooth Mesh e Voice Assistant podem ser integrados para controlar a malha Bluetooth usando um comando de voz. A solução foi desenvolvida usando o SDK da STMicroelectronics Bluetooth Mesh (QDID (ID de projeto qualificado): 116029, BlueNRG-Mesh) e o Kit de Desenvolvimento de Software Assistente de Voz da Amazon chamado Amazon Voice Service (AVS) aqui. Existem três métodos para interagir com o Amazon Voice Service:

1. dispositivos Amazon Echo e Alexa

2. AVS integrado no dispositivo incorporado

3. Aplicativo Alexa para Smartphone

O artigo fala sobre a integração da solução STNicroelectronics BlueNRG-Mesh ao dispositivo Amazon Echo.

ST BLE Mesh App
Figura 1: Aplicativo de malha ST BLE

Como funciona

A solução usa o Raspberry Pi como um dispositivo Gateway que pode ser conectado com o nó de malha das seguintes maneiras:

1. A conexão entre o Gateway e o controlador Bluetooth® Mesh é feita através do protocolo de comunicação serial, como SPI, I2C ou UART. No exemplo atual, a comunicação acontece através do UART.

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2. Gateway independente, onde o próprio gateway faz parte da rede em malha Bluetooth. Ele deve ter capacidade para hospedar a pilha Bluetooth-Mesh e a conectividade com a Internet.

O Gateway possui capacidade de Internet e está executando a API do Flask-Ask. A API Flask-ASK é uma nova estrutura Python para o desenvolvimento rápido do Alexa Skills Kit. Habilidades são os recursos internos dos dispositivos Amazon, conduzidos pelos comandos de voz. Ele escuta a solicitação de resposta vinda do AVS na Amazon Cloud. A matriz incorporada de microfones dentro do dispositivo Alexa (Echo Dot) captura os comandos de voz e os envia para a nuvem. O AVS reconhece e interpreta os comandos de voz e os envia de volta ao ponto de extremidade Gateway sobre https. A API ASK do Flask, ao obter com êxito a resposta pelo ponto de extremidade https, analisa-a e a encaminha para o nó BlueNRG-Mesh por um UART serial. Este nó envia o comando para o destino na rede de malha. A Figura 2 abaixo fornece uma visão geral de seu funcionamento.

Fluxo de mensagens do BlueNRG Mesh controlado por voz
Figura 2: Fluxo de mensagens do BlueNRG Mesh controlado por voz

Configuração de hardware

• Amazon Alexa Device – Amazon Echo ou Echo dot, placas BlueNRG-1 e BlueNRG-2 como nós de malha, Raspberry Pi 3 (qualquer modelo) junto com o cartão micro SD de 16GB são necessários para criar a configuração.

• Atualize a placa BlueNRG-2 com o binário no link do GitHub: https://github.com/rawatsaurabh/MeshSkill.git

• Forneça o dispositivo com o aplicativo ST BLE Mesh Smartphone disponível na App Store (consulte a Figura1)

• Depois de provisionado, conecte o nó de malha BlueNRG ao Gateway, como mostrado abaixo na Figura 3. Ligue-o com o cabo micro USB (fonte de 5V).

Gateway e conexões de hardware BlueNRG-1/2
Fig 3 – Conexões do gateway e do hardware BlueNRG-1/2
Configuração em ação
Figura 4: Configuração em ação

Configuração do software

1. Raspberry PI 3 como um gateway

uma. Imagem de Jessie-lite baixada de https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/ e atualize-a usando Etcher – https://etcher.io/ ferramenta (processo muito fácil de 3 etapas)

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b. ssh no RPI3 e execute sudo raspi-config para configurar o SSID e a senha da rede Wi-Fi

>>[email protected]
>> senha: framboesa
c. Instale a API do Flask ASK:
>> instalação do sudo pip Flask flask-ask

2. Script do Amazon Skill, RPI FLASK ou Flask ASK Python e configuração de terminal https

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uma. Faça logon no Amazon Developer Console e crie uma nova habilidade para interagir com o gateway para iluminar a lâmpada.

b. Defina a chamada como “Bluetooth Mesh”. “Alexa, diga ao Bluetooth Mesh para ligar / desligar as luzes” é o comando de chamada neste exemplo.

c. Copie e cole o script python abaixo em um terminal e execute-o. Isso ouvirá a resposta do AVS e enviará a mensagem ao nó no UART.

de balão import Flask
de flask_ask import Peça, instrução, convert_errors
registro de importação
serial de importação
print “Malha habilidade”
ser = serial.Serial (“/ dev / ttyS0”, taxa de transmissão = 115200, tempo limite = 5.0)
se ser.isOpen ():
print (ser.name + ‘está aberto ..’)
app = Balão (__ nome__)
ask = Ask (aplicativo, ‘/’)
logging.getLogger (“flask_ask”). setLevel (logging.DEBUG)
@ ask.intent (‘LocationControlIntent’, mapeamento = ‘status’: ‘status’, ‘location’: ‘location’)
def location_control (status, localização):
locationDict =
‘Luzes’: 21

// Protocolo personalizado para enviar dados pelo UART serial para o nó de malha BlueNRG da ST
valor = bytearray ([116,101,115,116,32,83,69,84,45,48,51,113])
ser.write (valor)
port = 5000
app.run (host = ‘0.0.0.0’, porta = porta)

d. Faça o download do ngrok:

Visite https://ngrok.com/download e obtenha a versão mais recente do Linux ARM como um zip e descompacte dentro do diretório inicial:

>> descompacte /home/pi/ngrok-stable-linux-arm.zip
#Próximo, execute-o na linha de comando em outro terminal:
>> sudo ./ngrok http 5000

No console do desenvolvedor da Amazon, vá para a seção do ponto de extremidade e cole o https ngrok url obtido executando o comando ngrok no terminal anteriormente. Salve a habilidade e construa-a.

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Conclusão

Uma vez concluídas as etapas acima, o usuário precisa dar o comando de voz – “Alexa, diga ao Bluetooth para fazer a malha ligar as luzes para LIGAR” para visualizar a ação acontecendo (consulte a Figura 4, onde o LED acende). Essa implementação pode ser feita em qualquer plataforma executando Linux e pode ser facilmente transportada para o STM32 MPU, que é a mais recente oferta da STMicroelectronics no mundo Linux embarcado.
Essa implementação serve como um exemplo para criar uma oportunidade para o novo Eco-System for Cloud Companies se integrar ao ST BlueNRG-Mesh para o Bluetooth Mesh controlado por gateway.


Saurabh Rawat – Engenheiro da equipe, STMicroelectronics India

Kumar Rahul Tiwari – Engenheiro de Design Sênior, STMicroelectronics India

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