Pocketbeagle board – Como fazê-la falar as informações do clima
A Pocketbeagle Board é, no momento da escrita deste artigo, a placa mais nova da linha das placas Beaglebone. Dentre seus atrativos, destacam-se o diminuto tamanho físico e o uso de um SiP da Octavo muito similar ao das famosas BeagleBone Black. Partindo do princípio que esta é uma placa compacta e com considerável poder computacional, este artigo mostrará um projeto muito interessante com ela: uma central de informações de clima, que não somente exibe as informações, mas sim as fala!
Material necessário
Para reproduzir este projeto, será necessário:
- Uma placa Pocketbeagle Board operacional (com sistema operacional instalado no cartão SD), com barras de pinos soldadas;
- Um display OLED 0.96″ I²C (da cor que desejar);
- Uma placa de som USB;
- Um cabo adaptador micro-USB;
- Uma placa breakout USB;
- Jumpers macho-fêmea.
Circuito esquemático
O circuito esquemático do projeto pode ser visto na figura 1.
Observações:
- A placa de som USB deve ser ligada no cabo adaptador micro-USB e este, por sua vez, ligado à placa breakout USB;
- Pode-se ligar ou caixas de som de computadores convencionais ou fones de ouvido à saída de som da placa de som USB. Fica à sua escolha.
Pocketbeagle board – Preparação
Antes de prosseguir com o projeto em si, deve-se realizar uma preparação na Pocketbeagle board (ou seja, bibliotecas devem ser instalas e configurações devem ser feitas).
Conectividade à Internet
Para garantir conectividade à Internet com a Pocketbeagle board, siga as instruções deste artigo.
Seleção da placa de som USB
Na distribuição Debian da Pocketbeagle board, por default, a placa de som USB não é automaticamente selecionada como placa de som principal. Desta forma, é necessário que a configuração para que esta seja a placa principal de som seja feita. Para isso, o primeiro passo é verificar se a placa de som foi ao menos reconhecida como dispositivo USB. Para isso, utilize o comando abaixo:
lsusb
Ele irá produzir uma saída conforme mostrado na figura 2. Nesta figura, nota-se que a placa de som foi reconhecida (C-Media Electronics, Inc. CM108 Audio Controller), logo ela pode ser utilizada pelo sistema operacional.
Uma vez com a certeza de que a placa de som foi reconhecida, pode-se avançar para a configuração desta como placa principal. Para isso, deve-se criar o arquivo .asoundrc no diretório /home/debian. Trata-se do arquivo de configuração a ser lido pelo ALSA. Para fazer isso, execute os comandos abaixo:
cd /home/debian nano .asoundrc
No editor de texto nano, cole o código abaixo (verifique o id de sua placa de som com o comando aplay -l):
pcm.!default
{
type plug
slave
{
pcm "hw:1,0" # hw:1:0
}
}
ctl.!default
{
type hw
card 1 # change card number if necessary
}
Salve e saia do editor nano (aperte Ctrl+X e depois Ctrl+Y). Pronto, agora sua placa de som USB está configurada como placa de som principal do sistema.
Instalação de bibliotecas
Para o projeto, serão necessárias as bibliotecas para utilizar o display OLED, text-to-speech (gTTS), player de áudio mpg123 e a biblioteca para fazer requisições HTTP. Todas estas são bibliotecas Python. Execute os comandos abaixo para realizar as instalações:
- Biblioteca para display OLED:
sudo apt-get update sudo apt-get install build-essential python-dev python-pip sudo pip install Adafruit_BBIO sudo apt-get install python-imaging python-smbus sudo apt-get install git git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_SSD1306.git cd Adafruit_Python_SSD1306 sudo python setup.py install
- Biblioteca text-to-speech e player de áudio mpg123:
sudo pip install gTTS sudo apt-get install mpg321
- Biblioteca para requisições HTTP:
sudo pip install requests
Obtenção de acesso à API OpenWeather e download de fontes TTF para o Display
Para obter acesso à API OpenWeather e ter orientações do download de fontes TTF para o display, faça a leitura deste artigo.
Código-fonte do projeto
Finalmente, é chegada a hora do código-fonte do projeto. Primeiramente, é preciso criar um script para fazer o text-to-speech somente (servirá como um “módulo” do projeto). Para isso, crie um script Python com o nome text_to_speech.py (com o comando nano text_to_speech.py) e cole o código abaixo.
from gtts import gTTS
import os
def TextToSpeech_ptbr(texto):
AudioDoTexto = gTTS(text=texto, lang='pt')
AudioDoTexto.save("/tmp/audio.mp3")
os.system("mpg321 /tmp/audio.mp3")
return
Feito isso, salva e saia do nano (aperte Ctrl + X e Ctrl + Y).
Agora, crie um script Python com o nome clima_oled_audio.py (com o comando nano clima_oled_audio.py) e cole o código abaixo.
IMPORTANTE: NÂO SE ESQUEÇA de substituir sua API key do OpenWeather API no código! Se isto for esquecido, nada irá funcionar.
import Adafruit_SSD1306
import requests
import json
import time
from text_to_speech import TextToSpeech_ptbr
from PIL import Image
from PIL import ImageDraw
from PIL import ImageFont
#Configuracao do pino de reset do display (utilizado apenas para comunicacao via SPI, porem de
#uso obrigatorio nas funcoes da biblioteca
RST = 'P9_12'
#configuracao do pino de leitura do sensor de temperatura
pin = 'P8_11'
#display 128x64 (no barramento 2 da I2C, no endereco 0x3c)
disp = Adafruit_SSD1306.SSD1306_128_64(rst=RST, i2c_address=0x3c, i2c_bus=2)
#demais variaveis globais
api_key_openweather = "kkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk" #Coloque aqui a sua api key!!
cidade = "Campinas" #para nomes com espaco, substitua o espaco por %20
pais = "br"
def le_infos_clima():
global api_key_openweather
global cidade
global pais
url_http_req = "https://api.openweathermap.org/data/2.5/weather?q="+cidade+","+pais+"&appid="+api_key_openweather
dados_clima = requests.get(url_http_req).json()
#parser das informacoes desejadas do JSON
temp_atual_kelvin = dados_clima["main"]["temp"]
umidade = dados_clima["main"]["humidity"]
nebulosidade = dados_clima["clouds"]["all"]
vel_vento = dados_clima["wind"]["speed"]
angulo_vento = dados_clima["wind"]["deg"]
temp_atual_celsius = int(float(temp_atual_kelvin) - 273.15)
umidade_atual = int(umidade)
nebulosidade = int(nebulosidade)
vel_vento_atual = float(vel_vento)
angulo_vento_atual = int(float(angulo_vento))
return temp_atual_celsius,umidade,nebulosidade,vel_vento_atual,angulo_vento_atual
############################
### PROGRAMA PRINCIPAL ####
############################
#Inicializacoes de display
disp.begin()
disp.clear()
disp.display()
#Cria area de imagem para escrita / desenho no display
width = disp.width
height = disp.height
image = Image.new('1', (width, height)) #imagem binaria (somente 1's e 0's)
#Determina a area a ser desenhada / escrita
draw = ImageDraw.Draw(image)
#definicoes uteis do display (para localizacao no mesmo)
padding = 2
shape_width = 20
top = padding
bottom = height-padding
x = padding
#Carrega fonte padrao do display
font = ImageFont.load_default()
#variavel de controle de leituras
leitura = 0
#Fonte da temperatura: fonte ttf que simula display 7 segmentos, com tamanho 30
font_temp = ImageFont.truetype('ManualDisplay.ttf', 45)
#Fonte da umidade: fonte ttf que simula display 7 segmentos, com tamanho 16
font_umid = ImageFont.truetype('ManualDisplay.ttf', 16)
#Fonte da nebulosidade: fonte ttf que simula display 7 segmentos, com tamanho 16
font_neb = ImageFont.truetype('ManualDisplay.ttf', 16)
#Fonte da velocidade do vento: fonte ttf que simula display 7 segmentos, com tamanho 16
font_vel_vento = ImageFont.truetype('ManualDisplay.ttf', 16)
#Fonte do angulo do vento: fonte ttf que simula display 7 segmentos, com tamanho 16
font_ang_vento = ImageFont.truetype('ManualDisplay.ttf', 16)
#Fonte dos titulos das informacoes
font_titulos = ImageFont.truetype('Minecraftia-Regular.ttf', 8)
#Fonte do titulo da tela (display)
font_titulo_tela = ImageFont.truetype('Minecraftia-Regular.ttf', 8)
while (True):
try:
#requisita informacoes da API e faz parser do json, filtrando as informacoes desejadas (temperatura, umidade e nebulosidade
(temp,umidade,nebulosidade,vel_vento,ang_vento) = le_infos_clima()
leitura = leitura + 1
temperatura_str = str(temp)+"C"
umidade_str = str(umidade)+"%"
nebulosidade_str = str(nebulosidade)+"%"
vel_vento_str = str(vel_vento)
ang_vento_str = str(ang_vento)
cidade_str_replace = cidade.replace("%20"," ")
#escreve as informacoes lidas e a cidade referida
print ""
print "Leitura: "+str(leitura)
print ""
print "Cidade: "+cidade_str_replace+","+pais
print "Temperatura atual: "+temperatura_str
print "Umidade relativa do ar: "+umidade_str
print "Nebulosidade: "+nebulosidade_str
print "Velocidade do vento: "+vel_vento_str
print "Angulo do vento: "+ang_vento_str
#Escreve informacoes no display OLED
draw.rectangle((0,0,width-1,height-1), outline=255, fill=0)
draw.rectangle((0,0,width-1,15), outline=255, fill=0)
draw.rectangle((0,15,65,height-1), outline=255, fill=0)
disp.image(image)
disp.display()
draw.text((x, top), "Clima: "+cidade_str_replace, font=font_titulo_tela, fill=255)
draw.text((x, top+15), "Temp.",font=font_titulos,fill=255)
draw.text((x+5, top+25), temperatura_str, font=font_temp, fill=255)
draw.text((x+65, top+15), "Umid.",font=font_titulos,fill=255)
draw.text((x+65, top+25), umidade_str, font=font_umid, fill=255)
draw.text((x+65, top+40), "Neb.",font=font_titulos,fill=255)
draw.text((x+65, top+48), nebulosidade_str, font=font_neb, fill=255)
draw.text((x+95, top+15), "Vento",font=font_titulos,fill=255)
draw.text((x+95, top+25), vel_vento_str, font=font_vel_vento, fill=255)
draw.text((x+95, top+40), "Ang",font=font_titulos,fill=255)
draw.text((x+95, top+48), ang_vento_str, font=font_ang_vento, fill=255)
disp.image(image)
disp.display()
#fala as informacoes climaticas
string_para_falar = "Agora em "+cidade_str_replace+" a temperatura eh "+str(temp)+" graus Celsius. A umidade relativa do ar eh "+umidade_str+". A nebulosidade eh "+nebulosidade_str+". O vento tem velocidade de "+vel_vento_str+" metros por segundo a "+ang_vento_str+" graus"
TextToSpeech_ptbr(string_para_falar)
time.sleep(90)
#Limpa display: desenha um retangulo preto em todo o display (para apagar "restos" de dados na area de imagem)
draw.rectangle((0,0,width,height), outline=0, fill=0)
except KeyboardInterrupt:
print "Aplicacao encerrada."
exit(1)
Para rodar o projeto, utilize o comando abaixo:
python clima_oled_audio.py
Projeto em ação!
Veja o vídeo abaixo do projeto em ação:
Saiba mais
PocketBeagle – Nova placa da Beagleboard
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Referências
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