树莓派与语音识别模块串口通信

Question

我是想用树莓派4，一个Lu-asr01，一个外接RGB，一个扬声器组合，然后可以用语音去控制RGB的亮灭还有颜色切换，是一定要用天问或者其他软件配置lu-asr01吗？我需要的一些积木天问上好像没有，ai让我用图形化编程让某个GPIO引脚高电平/低电平输出，但是我在天问里的引脚选项里根本找不到GPIO，现在真的好糊涂，有没有好人帮忙解答一下

Answer 1

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树莓派与 Lu-ASR01 语音识别模块串口通信及 RGB 控制方案

您的问题核心是：是否必须使用天问软件配置 Lu-ASR01？以及如何解决 GPIO 控制问题？
答案是：不一定必须用天问软件，您可以直接通过树莓派编程实现串口通信和 GPIO 控制。天问的图形化积木可能对 GPIO 支持有限，尤其针对树莓派。以下是详细解决方案：

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1. 核心问题解答

• Lu-ASR01 配置问题：
  • Lu-ASR01 默认需要通过串口发送特定指令来触发语音识别结果。天问软件（或其他厂商工具如串口助手）主要用于初始配置模块的语音词条（例如，设置“开灯”对应发送指令 LED_ON）。
  • 如果天问缺少您需要的积木（如 GPIO 控制），您可以跳过图形化工具，直接：
    • 用天问配置 Lu-ASR01 的语音词条（定义语音命令和串口输出指令）。
    • 在树莓派上用 Python 编程读取串口指令，并控制 GPIO。
  • 替代方案：如果不想用天问，可通过 AT 指令或串口助手直接配置 Lu-ASR01（需参考模块文档）。
• GPIO 控制问题：
  • 天问的图形化界面可能未完全适配树莓派 GPIO，导致选项缺失。推荐改用 Python 代码直接控制树莓派 GPIO，灵活且可靠。
  • 树莓派 GPIO 控制逻辑：
    • RGB 灯需 3 个 GPIO 引脚（分别控制 R/G/B，支持 PWM 调色）。
    • 语音识别后，Lu-ASR01 通过串口发送指令（如 RED、OFF）。
    • 树莓派解析指令并设置 GPIO 电平（高电平点亮，低电平熄灭）。

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2. 完整实现步骤

步骤 1: 硬件连接

设备	树莓派引脚	说明
Lu-ASR01 TX	GPIO 15 (RX)	模块发送数据到树莓派
Lu-ASR01 RX	GPIO 14 (TX)	树莓派发送数据到模块
Lu-ASR01 GND	GND	接地
RGB 灯 R	GPIO 17	红色控制（PWM 支持）
RGB 灯 G	GPIO 18	绿色控制（PWM 支持）
RGB 灯 B	GPIO 27	蓝色控制（PWM 支持）
扬声器	3.5mm 音频口	树莓派自带音频输出

步骤 2: 配置 Lu-ASR01（可选，但推荐初始化）

• 用天问软件或串口助手设置语音词条：
  • 例如：语音“开灯” → 串口输出 LED_ON，语音“红色” → 输出 COLOR_RED。
• 如果天问无法满足，可改用 screen 或 minicom 在树莓派上直接发送 AT 指令配置（需模块支持）。

步骤 3: 树莓派环境设置

启用串口和安装库：

# 启用树莓派串口
sudo raspi-config
# 选择 Interfacing Options → Serial → 禁用 Shell → 启用串口硬件


# 安装 Python 库
sudo apt-get update
sudo apt-get install python3-serial python3-rpi.gpio

步骤 4: Python 代码控制（核心方案）

创建脚本 voice_control_rgb.py：

import serial
import RPi.GPIO as GPIO
import time


# 设置 GPIO 引脚 (RGB)
RED_PIN = 17
GREEN_PIN = 18
BLUE_PIN = 27


# 初始化 GPIO
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(RED_PIN, GPIO.OUT)
GPIO.setup(GREEN_PIN, GPIO.OUT)
GPIO.setup(BLUE_PIN, GPIO.OUT)


# 初始化 PWM 调色
red_pwm = GPIO.PWM(RED_PIN, 100)   # 频率 100Hz
green_pwm = GPIO.PWM(GREEN_PIN, 100)
blue_pwm = GPIO.PWM(BLUE_PIN, 100)
red_pwm.start(0)
green_pwm.start(0)
blue_pwm.start(0)


# 初始化串口 (Lu-ASR01 默认波特率 9600)
ser = serial.Serial('/dev/ttyS0', baudrate=9600, timeout=1)


def set_color(r, g, b):
    """设置 RGB 颜色 (r, g, b 范围 0-100)"""
    red_pwm.ChangeDutyCycle(r)
    green_pwm.ChangeDutyCycle(g)
    blue_pwm.ChangeDutyCycle(b)


def process_command(cmd):
    """解析串口指令并控制 GPIO"""
    cmd = cmd.strip().upper()  # 清理指令（如 'LED_ON'）
    if cmd == "LED_ON":
        set_color(100, 100, 100)  # 白色全亮
    elif cmd == "LED_OFF":
        set_color(0, 0, 0)        # 熄灭
    elif cmd == "COLOR_RED":
        set_color(100, 0, 0)       # 红色
    elif cmd == "COLOR_GREEN":
        set_color(0, 100, 0)       # 绿色
    # 添加更多自定义指令...


try:
    print("等待语音指令...")
    while True:
        if ser.in_waiting > 0:
            data = ser.readline().decode('utf-8').strip()
            print(f"收到指令: {data}")
            process_command(data)
        time.sleep(0.1)


except KeyboardInterrupt:
    print("程序终止")
finally:
    ser.close()
    red_pwm.stop()
    green_pwm.stop()
    blue_pwm.stop()
    GPIO.cleanup()

步骤 5: 运行脚本

python3 voice_control_rgb.py

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3. 工作流程

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4. 关键注意事项

1. Lu-ASR01 配置：
   • 如果天问缺少 GPIO 积木，只需用它配置语音词条（输出固定字符串）。
   • 模块默认通过串口发送文本指令，树莓派代码需匹配这些字符串（如 LED_ON）。
2. GPIO 电平控制：
   • 代码中使用 GPIO.output(PIN, GPIO.HIGH/LOW) 控制开关，PWM 控制颜色亮度。
   • RGB 灯需共阴/共阳匹配代码（示例为共阴，共阳需反转逻辑）。
3. 调试工具：
   • 测试串口：sudo minicom -D /dev/ttyS0 -b 9600
   • 测试 GPIO：用 gpiozero 库快速验证引脚。
4. 扩展建议：
   • 添加异常处理（如串口断开重连）。
   • 结合扬声器：用 pygame 库播放语音反馈。

如果仍有问题，提供 Lu-ASR01 的具体型号或文档，我可以优化代码！