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1、智能家居人机交互方案12020 年 4 月 19 日文档仅供参考在智能家居实验室建设方案中, 人机交互系统是一个相对比较独立的系统。但它的运行即需要其它子系统的支持 , 同时也想高级服务提供依据。其中的主要交互设备有家居机器人、智能手机、移动平板、智能视机、健康设备、遥控器、计算机等。1 家居机器人1.1 人机交互技术在终端机器人中主要提供触摸显示和语音交互方式, 并提供摄像头扩展接口 , 利于更高层次的开发。触摸显示交互是多媒体技术交互方式的一种, 其依托于 7寸触摸显示屏进行操作界面的实现和用户触摸输入。当前, 在手机、平板等电子消费领域得到了非常广泛的应用。其有一个缺陷是, 触摸显示屏安
2、放在机器人的机体结构中, 属于机器人的一部分, 具体的使用过程不是特别方便。语音交互是本设计中的重要部分, 是终端机器人与其它家电设备最大的却别。经过自然语言交流, 一方面用户能够非常方便的使用机器人进行家庭中各种设备的控制, 另一方面其还能与老人对话,提供心理慰藉 , 或者用于幼龄儿童的教学。终端机器人中语音交互的方案采用科大讯飞语音云平台进行高效开发。语音识别的过程为 : 在本地进行语音采集 , 将采集的信息发送到语音云端 , 本地接受来自云端的识别结果在 , 然后进行智能处理 ; 语音合成的过程为 : 将要合成的文本发送到语音云端 , 云端将语音信息返回到本地进行播放。科大讯飞云平台只是
3、提供具体的识别和合成, 而怎么让语音识22020 年 4 月 19 日文档仅供参考别更智能化则需要进一步的研究。1.2 系统硬件1.2.1整体架构电子芯片技术的飞越发展,CPU 处理核心的处理和运算性能越来越强。基于最大化利用CPU 能力、减少成本和降低系统能耗的思想 , 本设计采用单处理核心, 由 Cortex-A8(S5PV210) 统筹系统的所有外设 , 进行设备控制和信息采集。对于外部设备, 设备本身复杂程度以及传输方式、传输速率上均有不同, 因此在对系统设备进行选型时尽量减少设备种类的复杂程度。系统框架中定义了2 种设备 总 线:USB总 线和IO数 据 总线 。 手 持终 端USB
4、总线用于数据传输量大、传输速率高的复杂设备,IO数据总线则对应传输速率低的简单设备。USB 总线采用Hub的形式进行多设备扩展。IO数据总线则采用抽象化和模块化思想设计, 建立单独的底层扩展系统, 规范相应设备接口。系统从总线的角度出发 , 将硬件分为 2 部分 : 底层扩展系统和上层 Cortex-A8 平台。底层扩展系统主要用于传感器数据采集、机器人动力系统控制以及情感控制 , 设备的类型和控制较为简单。而上层Cortex-A8平台则是在核心控制器的基础上搭载触摸显示屏、用户按键接口、音频输出以及USB类的摄像头、 Wi-Fi适配器、蓝牙适配器。整体的硬件架构如图132020 年 4 月
5、19 日文档仅供参考图 11.2.1 Cortex-A8与 S5PV210ARM Cortex-A8处理器是基于 ARMv7-A体系结构 , 其设计主要面向高性能和低功耗。当前, 其突出的优势已经得到了市场的认可,在智能手机、机顶盒、数字电视、打印机等终端设备中具有广泛的应用。Cortex-A8 处理器的主要特点如下:1)128位 SIMD 引擎支持高性能媒体处理(NEON);2) 优化的 1 级高速缓存和集成的 2 级高速缓存 ;4)Thumb-2 技术 , 提高性能并节省指令存储空间 ;5) 动态分支预测 , 降低分支错误预测的危害 ;6) 完整的内存管理单元 (MMU);7)Jazell
6、e-RCT技术优化即时生产(JIT)和动态自适应编译(DAC);8) 高功效和高性能的内存系统;42020 年 4 月 19 日文档仅供参考Mini210s 开发板以 Cortex-A8 的 S5PV210为核心控制器。S5VP210是一款高效率、高性能、低功耗的32为 RISC处理器, 其适用于智能手机和平板电脑等智能终端。S5PV210在 Cortex-A8的基础上拓展了多媒体方面的性能, 其包含很多强大的硬件编解码功能, 内置 MFC(Multi Format Codec)、高性能 PowerVR SGX540 3D图形引擎和 2D图形引擎、 IVA3硬件加速器、 HDMIv1.3等多媒体相关的处理模块。S5PV210采用 584引脚的 FCFBGA封装 , 具有丰富的外围接口如 TFT LCD控制器、摄像头接口、 MIPI DSI 、 ATA接口、 UART、24通道 DMA、定时器、 手持机 GPIO 、USB Host 2.0 、USB 2.0 OTG等。 S5PV210同时具有丰富的高质量的外部存储接口 , 其 DRAM支持 LPDDR1、 DDR2、LPDDR2,Flash/ROM支持 NAND Flash 、 NOR-Flash、SRAM等。S5PV210芯片结构图如图 2 所示。52020 年 4 月 19 日