乐鑫Esp32学习之旅15 认识本地离线语音唤醒识别框架 esp-skainet ，实现较低成本的硬件语音本地识别控制。

  • 本系列博客学习由非官方人员 半颗心脏 潜心所力所写，仅仅做个人技术交流分享，不做任何商业用途。如有不对之处，请留言，本人及时更改。

1、 爬坑学习新旅程，虚拟机搭建esp32开发环境，打印 “Hellow World”。
2、 巧用eclipes编辑器，官方教程在在Windows下搭建esp32开发环境，打印 “Hellow World”。
3、 认识基本esp32的GPIO接口，开始点亮您的第一盏 LED和中断回调实现按键功能 。
4、体会esp32的强大的定时器功能， 实现定时2s闪烁一盏LED灯。
5、接触实践esp32的pwm宽度脉冲功能， 实现呼吸效果闪烁一盏LED灯。
6、smartConfig和微信airKiss在esp32的实现，一键配网轻松快捷连接路由器。
7、利用GPIO中断做一个按键的短按和长按的回调事件，再也无须担心触发源。
8、esp32上实现本地 UDP 客户端和服务端角色，在局域网内实现通讯。
9、esp32上实现本地 TCP 客户端和服务端角色，可断线重连原路返回数据。
10、乐鑫esp32 SDK编程利用rmt驱动ws2812七彩灯，实现彩虹渐变效果。
11、入门 乐鑫esp-adf 音频框架开发，esp32造一个蓝牙耳机，实现切换歌曲，获取歌曲信息等功能。
12、开源一个微信公众号airkiss配网esp32以及局域网发现功能的工程，分享一个airkiss配网小工具。
13、esp32 内置 dns 服务器，无需外网访问域名返回指定网页。
14、esp32 sdk编程实现门户强制认证，连接esp32热点之后，自动强制弹出指定的登录界面。
15、认识本地离线语音唤醒识别框架 esp-skainet ，实现较低成本的硬件语音本地识别控制。
16、学习本地语音唤醒离线识别框架 esp-skainet ，如何修改唤醒词? 如何自定义命令词？如何做意图动作？
17、全网首发，乐鑫esp32 sdk直连京东微联·小京鱼 · IoT开放平台，实现叮咚音响语音智能控制。

文章目录

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一、前言

      记得最早一次听到语音识别的芯片是 科大讯飞的，那时候公司确实做出来一个本地离线识别的产品，但是后面就不再做了，我问了问主管，说是成本太高了！

      后来，我去科大讯飞官网看了看开发板，貌似1600rmb一个开发板，不过那时候是 2017年的事情了，现在就不知道行情了；不过在某宝看到语音识别模块倒是一堆的，注意是模块，叫你串口通讯或者写txt文档进去，不开放二次开发；也许也有二次开发的，但是入门门槛高，价格就不菲了；

      上个月，我在乐鑫的公众号看到了语音唤醒框架 esp-skainet，那时候，仅仅支持 esp-lyart 开发板，我立刻去某宝买了一个，等了足足一个星期，终于到手了，很高兴，轻松地实现了本地语音识别；

      也许，如何使用乐鑫的产品在某些人说来是很轻松的，但是群里依然有人会问我可以实现语音控制吗？这里，我就详细为大家做一个笔记，或者你认为是一个教程也无妨！但，足够帮到您的开发，我认为这个博文就是有价值的！！

二、框架是基于什么算法的

      首先，必须知道 ESP-Skainet 是乐鑫自研推出的智能语音助手，目前支持唤醒词识别和命令词识别。

      它以最便捷的方式支持基于乐鑫的 ESP32 芯片的唤醒词识别和命令词识别应用程序的开发。使用 ESP-Skainet，您可以轻松构建唤醒词识别和命令词识别应用程序。

2.1 疑问：唤醒词支持哪几个？可以自定义吗？

答： 目前，官网文档是唤醒词仅仅开放了如下几个：“Hi，乐鑫”，“你好小智”，“你好小鑫”，“hi，Jeson”，但是目前为止，我在开发过程中看到代码仅仅有：“Hi，乐鑫”，“你好小智” 开放，没看到其他唤醒词，可能是因为还没全部放在开源代码中吧。 但是，这足够我们使用开发了！如需自定义唤醒词，比如 “Hi，靓仔”，但是需要商务合作申请！

2.2 疑问：支持自定义命令词吗？比如识别 “我要开飞机”

答：嗯嗯！支持自定义命令词，目前官方示范是 中文命令词，这点我觉得很 nice，别说你要开飞机，你要放大炮开火箭识别都没问题，但是：仅仅支持 100个命令词；

2.3 算法模型 WakeNet 和 识别模型 MultiNet

      既然是语音唤醒，本地识别，就离不开算法模型和识别模型，而ESP-Skainet 是基于乐鑫又一个仓库 esp_sr 为基础的。而 esp_sr 提供语音识别相关方向算法模型，目前主要包括三个模块：

  • 唤醒词识别模型 WakeNet
  • 语音命令识别模型 MultiNet
  • 声学算法：AEC(Acoustic Echo Cancellation), VAD(Voice Activity Detection), AGC(Automatic Gain Control), NS(Noise Suppression)
2.3.1 唤醒词识别

      唤醒词模型 WakeNet，致力于提供一个低资源消耗的的高性能模型，支持类似“Alexa”，“天猫精灵”，“小爱同学”等唤醒词的识别。

      目前乐鑫免费开放“Hi，乐鑫”等唤醒词。如果用户需要其它唤醒词，乐鑫提供有唤醒词定制服务，具体可参考 乐鑫语音唤醒词定制流程。

2.3.2 语音命令识别

      命令词识别模型 MultiNet ，致力于提供一个灵活的离线语音命词识别框架。用户可方便根据需求自定义语音命令，无需重新训练模型。

      目前模型支持类似“打开空调”，“打开卧室灯”等中文命令词识别，自定义语音命令词最大个数为 100。

      英文命令词定义将在下一版提供支持。

三、开发板、编译、体验

3.1 开发板选择？

      因为是 esp32 芯片开发，不得不有 esp32 芯片开发基础！仓库代码已经支持了2个开发板分别是：esp-lyart-mini 和 esp-lyart v4.3 ，在某宝有得卖，不得不吐槽，mini板子价格还更贵一丢丢，哈哈！

  • esp-lyart-mini 官网旗舰店购买传送门：点击
  • esp-lyart v4.3 官网旗舰店购买传送门：点击

      上面开发板的最大区别是一个是单麦的，一个是双麦的；更多不同，自行去查询；下面再贴出二者的介绍文档！

  • esp-lyart-mini 官网介绍文档：点击
  • esp-lyart v4.3 官网介绍文档：点击
3.2 拉取代码和指定idf路径

     首先，不管是linux或者windows，你得有 make 环境，自行搭建，或者看我环境搭建的博文；现在也支持 cmake 了，编译更快！

     拉取代码，git操作克隆，这个操作拉取了 idf 工程和skainet示范，但是过程可能需要十几分钟，因为GitHub在国外，没办法，耐心等待吧！

git clone --recursive https://github.com/espressif/esp-skainet.git

      指定依赖的idf编译为 esp-skainet 里面的 idf ，比如这样：

export IDF_PATH=“E:/Espressif/Esp32/esp-idf/home/XuHongYss/esp-idf-3.1/esp-skainet/esp-idf”

3.3 编译 “垃圾分类” 识别工程

      最近国家提倡的“垃圾分类” 很流行，下面，带领大家走一个垃圾分类的识别工程 garbage_classification；

      下面我通过配置，选择开发板为 esp-lyart v4.3 ；
在这里插入图片描述

      然后，就开始编译吧；下面我是 windows平台，端口是27；耐心等待编译！

make flash monitor ESPPORT=COM27

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      然后，对开发板说 “Hi，乐鑫” ，这时候，指示灯会亮起来，说明唤醒成功，之后说 “篮球”，它会对应的播放：“湿垃圾” 、 “干垃圾”

在这里插入图片描述

      本地能识别的词语列表，可以看到是一个一个词语的拼音，我已经注释如下：

---------------------SPEECH COMMANDS---------------------
Command ID0, phrase 0: wei sheng zhi   //卫生纸
Command ID0, phrase 1: shi zhi jin     //湿纸巾
Command ID0, phrase 2: shi pin dai     //食品袋
Command ID0, phrase 3: can jin zhi     //餐巾纸
Command ID0, phrase 4: niao bu shi     //尿不湿
Command ID0, phrase 5: mao sha         //毛纱  
Command ID0, phrase 6: mao fa          //毛发
Command ID0, phrase 7: yi ci xing can ju  //一次性餐具
Command ID0, phrase 8: jiu mao jin       //旧毛巾
Command ID0, phrase 9: tao ci zhi pin    //陶瓷制品
Command ID0, phrase 10: bei ke     //贝壳
Command ID0, phrase 11: fa jiao  //发胶
Command ID0, phrase 12: sao ba  //扫把
Command ID0, phrase 13: da huo ji //打火机
Command ID1, phrase 14: gua zi ke  //瓜子壳
Command ID1, phrase 15: cha ye zha  //茶叶渣
Command ID1, phrase 16: ji rou   //鸡肉
Command ID1, phrase 17: cai ye   //菜叶
Command ID1, phrase 18: gua guo pi  //瓜果皮
Command ID1, phrase 19: sheng fan sheng cai  //剩饭剩菜
Command ID1, phrase 20: zhong yao yao zha   //中药药渣
Command ID1, phrase 21: bing gan   //饼干
Command ID1, phrase 22: yu mi   //玉米
Command ID1, phrase 23: ji gu tou   //鸡骨头
Command ID1, phrase 24: xi hong shi  //西红柿
Command ID1, phrase 25: hua sheng ke   //花生壳
Command ID2, phrase 26: niu kou dian chi  //纽扣电池
Command ID2, phrase 27: guo qi yao pin    //过期药品
Command ID2, phrase 28: lao shu yao    //老鼠药
Command ID2, phrase 29: fei yao pin   //非药品
Command ID2, phrase 30: fei you qi  //废油漆
Command ID2, phrase 31: you qi tong   //油漆桶
Command ID2, phrase 32: ying guang deng    //荧光灯
Command ID2, phrase 33: sha chong ji   //杀虫剂
Command ID3, phrase 34: su liao ping   //塑料瓶
Command ID3, phrase 35: yi la guan   //易拉罐
Command ID3, phrase 36: kuai di zhi xiang  //快递纸箱
Command ID3, phrase 37: jiu bao zhi   //旧报纸
Command ID3, phrase 38: guan tou he  //罐头盒
Command ID3, phrase 39: ying su liao   //硬塑料
Command ID3, phrase 40: bao zhuang zhi  //包装纸
Command ID3, phrase 41: jiu tie guo   //旧铁锅
Command ID3, phrase 42: lan qiu  //篮球
Command ID3, phrase 43: bo li hu  //玻璃壶
Command ID3, phrase 44: jiu wan ju  //旧玩具
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      那么它是如何识别是干垃圾还是湿垃圾的呢？可从上面看到，有个 ID0 、ID1 、ID2 、ID3 ，而在代码中，我们这样处理：

void speech_commands_action(int command_id)
{
    printf("Commands ID: %d.
", command_id);
    switch (command_id) {
    case 0:
        iot_dac_audio_play(playlist[0].data, playlist[0].length, portMAX_DELAY);
        printf("干垃圾（Residual Waste）
");
        break;
    case 1:
        iot_dac_audio_play(playlist[1].data, playlist[1].length, portMAX_DELAY);
        printf("湿垃圾（Household Food Waste）
");
        break;
    case 2:
        iot_dac_audio_play(playlist[2].data, playlist[2].length, portMAX_DELAY);
        printf("有害垃圾（Hazardous Waste）
");
        break;
    case 3:
        iot_dac_audio_play(playlist[3].data, playlist[3].length, portMAX_DELAY);
        printf("可回收垃圾（Recyclable Waste）
");
        break;
    default:
        break;
    }
}

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      好了，目前就先这样带领大家入门，下篇会给大家介绍如何自定义命令词，比如“我要开火车”、“开灯”，然后做出指定的动作，比如开灯，关灯，敬请期待！！也欢迎加群讨论！！

另外，不要把我的博客作为学习标准，我的只是笔记，难有疏忽之处，如果有，请指出来，也欢迎留言哈！

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