聯(lián)發(fā)科技 Genio 130 Smart Plug 解決方案

近年來(lái)智能家居產(chǎn)品不斷推陳出新，已都具備連網(wǎng)功能以及與智慧手機、平板實(shí)現交流互動(dòng)之能力，這些產(chǎn)品結合創(chuàng )新的應用與思維，為生活帶來(lái)了各種便利功能。我們可以在家中布建具備整合功能的中樞裝置，并將各類(lèi)終端設備，如智慧音箱、智慧燈泡、氣體/溫濕度傳感器、智慧開(kāi)關(guān)等…與中樞裝連接，或是將家電接上智慧插座，為居家生活帶來(lái)便捷操作與智慧互動(dòng)體驗。

基于這樣的應用場(chǎng)景，聯(lián)發(fā)科技透過(guò)成熟且功能完備的解決方案：Genio 130，為一款單芯片整合了 Arm Cortex-M33 MCU、Wi-Fi 6 和藍牙 5.2 連接子系統、具備低功耗、電源管理單元（PMU）和可選音頻 DSP 為基礎；為智能家居終端設備實(shí)現低功耗、具備連網(wǎng)能力、傳感器資訊傳遞、以及語(yǔ)音識別交互之功能。

圖二：MediaTek Genio 130 block diagram

本篇方案將進(jìn)一步介紹以 Genio 130 結合語(yǔ)音識別、WIFI連網(wǎng)與MQTT通訊協(xié)定；實(shí)現一個(gè)基礎智能家具終端設備：智能插座的解決方案 :

• Genio 130 環(huán)境 & SDK 架設

• 語(yǔ)音識別、WIFI、MQTT 功能與行為導入

• 實(shí)際操作展示

Genio 130 環(huán)境 & SDK 架設

圖三：MediaTek Genio 130 EVK （資料內容取自 AcSip）

透過(guò)搭建 Linux 開(kāi)發(fā)環(huán)境（ex. VM + Ubuntu 20.04 LTS）后，導入 Genio 130 SDK，便可開(kāi)始進(jìn)行相關(guān)功能實(shí)作。

關(guān)于如何架設 Genio 130 開(kāi)發(fā)環(huán)境，并進(jìn)一步建置專(zhuān)案、燒錄專(zhuān)案 binary file 到 Genio 130 EVK，詳細可以參考大大通博文：MediaTek Genio 130/130A 快速上手(一)

語(yǔ)音識別、WIFI、MQTT 功能導入

首先是語(yǔ)音識別，我們透過(guò)Cyberon DSpotter Modeling tool 分別建立語(yǔ)音模型"喚醒詞"與"命令詞"，并轉換為 raw data 導入專(zhuān)案：

{SDK_ROOT}middlewareMTKaudio_servicesdrivermt7933mt7933mt7933-adsp-pcm.c

對應不同的 smart plug，我們分別指定各自的語(yǔ)音識別模型"喚醒詞"與"命令詞"，實(shí)現各自的語(yǔ)音識別操作。

• Smart plug 1（Light）
  喚醒詞：Hello Mediatek
  命令詞：

• Turn on the light

• Turn off the light

• Power on the plug (打開(kāi)所有 Smart Plug)

• Power on the Plug (關(guān)閉所有 Smart Plug)

• Smart plug 2（Fan）
  喚醒詞：Hi Genio
  命令詞：

• Turn on the fan

• Turn off the fan

• Power on the plug (打開(kāi)所有 Smart Plug)

• Power on the Plug (關(guān)閉所有 Smart Plug)

以下是一個(gè)語(yǔ)音識別的操作情境：

圖四：MediaTek Genio 130 語(yǔ)音識別操作范例

WIFI 功能在 Genio 130 預設是啟用的，我們只需要在開(kāi)機后設定連接指定的 AP 即可。

參考 CLI command：

亦可將設定值寫(xiě)入 profile 中：

最后，我們透過(guò)架設 MQTT Server 端在 AWS Cloud 上；與在 Smart pulg 啟用 MQTT Client 端功能 ，并透過(guò)訂閱機制建立，各自的 Smart pulg 狀態(tài)可被所屬的 Smart pulg 獲取并實(shí)施相應的操作，實(shí)現不同的 Smart pulg 間交互控制。各 Smart pulg 也都有設定相應的安全機制（Root CA、Certificate、Private key），使 Smart pulg 的訊息可以安全的被傳遞。

圖五：MQTT Server 端（AWS）與 Clinet端（Genio 130）功能設定范例

實(shí)際操作展示

以下是基于 Genio 130 在 Smart pulg 解決方案的功能展示，當我們將 Smart pulg 接上電源后， Smart pulg 將開(kāi)機并自動(dòng)連上已設定好的 WIFI AP （如有儲存設定），接著(zhù)會(huì )連接上 AWS Cloud Server 以完成初始化，此時(shí) Smart pulg 指示燈（橘色）將恒亮。

圖五： Smart pulg Demo - 1

當我們對 Smart pulg 說(shuō)出喚醒詞"Hello Mediatek"后，Smart pulg 1 將會(huì )撥放回應提示音，并且狀態(tài)燈（藍色）將恒亮，顯示此時(shí) Smart pulg 1 觸發(fā)語(yǔ)音識別并等待命令詞；而當我們說(shuō)出命令詞"Turn on the light"后，Smart pulg 1 插座上接上的燈泡將會(huì )亮起。

圖六： Smart pulg Demo - 2

另外，我們也可以透過(guò) Smart pulg 2 對 Smart pulg 1 控制；對 Smart pulg 說(shuō)出喚醒詞"Hi Genio"后，Smart pulg 2 將會(huì )撥放回應提示音，并且狀態(tài)燈（藍色）將恒亮，此時(shí) Smart pulg 2 將等待命令詞；當我們出命令詞"Turn on the light"后，Smart pulg 1 所連接的燈泡將會(huì )亮起。

圖七： Smart pulg Demo - 3 

而透過(guò)任一 Smart pulg 我們可以利用命令詞"Turn on the plug"來(lái)同時(shí)開(kāi)啟/關(guān)閉燈泡以及風(fēng)扇

圖八： Smart pulg Demo - 4

參考資料:

MediaTek Genio 130（MT7931／MT7933）

• Website : https://www.mediatek.com/iot/products/genio-130

• Datasheet : MediaTek Website

• Genio 130A (MT7933) EVK User Guide：MediaTek Website

AWS

• AWS Server：https://us-east-1.console.aws.amazon.com/console/home?region=us-east-1

• Device Shadows - MQTT Topics：https://iotatlas.net/en/implementations/aws/device_state_replica/device_state_replica1/#reference-architecture

?場(chǎng)景應用圖

?產(chǎn)品實(shí)體圖

?展示板照片

?方案方塊圖

?核心技術(shù)優(yōu)勢

品佳集團代理的 MediaTek Genio 130（MT7931／MT7933）微處理器產(chǎn)品，為基于 Arm Cortex-M33 架構處理器，時(shí)脈可達 300MHz，內建最高 8MB UHS PSRAM，提供高效運算能力。并提供 WiFi 6、BT 5.2 等無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)，并具備雙頻（2.4GHz 和 5GHz）連接；此外，Genio 130 （MT7933 版本）內建 HiFi4 DSP、3 個(gè) ADC、2 個(gè) DAC 通道，提供語(yǔ)音活動(dòng)檢測和觸發(fā)詞功能，適合開(kāi)發(fā)支援語(yǔ)音助理云服務(wù)的 IoT 設備。

?方案規格

聯(lián)發(fā)科技（MediaTek）Genio 130 系列（MT7931／MT7933），具備： ? Arm Cortex-M33 處理器，時(shí)脈 300MHz ? Embedded 1MB SRAM and 8MB UHS（Ultra High Speed） PSRAM ? WiFi 6與雙頻 IEEE 802.11 a/b/g/n/ac/ax 2.4G/5G 連接子系統 ? 藍牙 5.2 連接子系統 ? Audio Cadence? Tensilica? HiFi4 DSP@600MHz（注一） ? 硬體加密引擎（AES／DES／3DES／SHA／ECC／TRNG） ? 電源管理單元 ? 支援 USB 2.0 OTG（注一） ? 豐富的周邊界面如: USB、SDIO、SPI master／slave、I2C、I2S、UART、AUXADC、PWM 以及 最多46組 GIPO ? 提供 FreeRTOS 及 Arduino 開(kāi)發(fā) SDK 及多個(gè)范例專(zhuān)案，縮短開(kāi)發(fā)時(shí)程 注一: HiFi4 DSP, USB 2.0 為 MT7933 支援之功能。