Arduino: Comunicação de porta série

📁 Estrutura de ficheiros

UART_Voice/
├── UART_Voice.ino    # Programa principal
├── bsp_uart.hpp         # Ficheiro de cabeçalho (tramas do protocolo e declarações de funções)
├── bsp_uart.cpp         # Ficheiro de implementação
└── README.md              # Este tutorial

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🔌 Ligação do hardware

Ligar ao módulo de voz

💡 Nota: o RX e o TX têm de ser ligados de forma cruzada!

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🔧 Compilação e carregamento

Primeiro passo: abrir o Arduino IDE

1. Abra o ficheiro UART_Voice.ino

2. Selecione o modelo da sua placa de desenvolvimento (por exemplo, Arduino Uno)

3. Selecione a porta série correspondente

Segundo passo: compilar e carregar

1. Clique no botão ✔️ para compilar

2. Clique no botão ➡️ para carregar para a placa de desenvolvimento

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📡 Teste da porta série

Abrir o monitor de porta série no Arduino IDE

• Débito em bauds: 115200

• Carácter de fim de linha: Nenhum

Saída esperada

Após ligar a alimentação, deverá ver:

UART Voice Module Initialized

Diga a palavra de ativação e as palavras de comando ao módulo; será apresentado o ID correspondente:

ID: 1
ID: 2
ID: 10

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📚 Formato da trama de protocolo

Exemplo: leitura do ID do comando = 10

FE EF 00 0A EE

Exemplo: envio de uma reprodução de palavra de comando

FE EF D3 00 EE

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📚 Descrição da interface BSP

UART_Init()

void UART_Init(void);

Função: inicializar a porta série (débito em bauds 115200)

Exemplo:

void setup() {
  UART_Init();
}

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UART_ReadCommand()

int UART_ReadCommand(void);

Função: ler o ID do comando reconhecido pelo módulo de voz

Valor de retorno:

• 0 - nenhum comando reconhecido

• 1~254 - ID do comando

• -1 - sem dados novos

Exemplo:

int id = UART_ReadCommand();
if (id > 0) {
  Serial.print("识别到命令: ");
  Serial.println(id);
}

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UART_SetPassiveVoice()

void UART_SetPassiveVoice(uint8_t voiceID);

Função: definir a voz de reprodução passiva

Parâmetro:

• 0x00 - tipo de frase de reprodução passiva

Exemplo:

UART_SetPassiveVoice(0x00);
delay(200);

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UART_SetFunctionVoice()

void UART_SetFunctionVoice(uint8_t voiceID);

Função: definir a voz de reprodução de palavras de função

Parâmetro:

• 0x00 - tipo de frase de reprodução de palavras de função

Exemplo:

UART_SetFunctionVoice(0x00);
delay(200);

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UART_SetCommandVoice()

void UART_SetCommandVoice(uint8_t voiceID);

Função: definir a voz de reprodução de palavras de comando

Parâmetro:

• 0x00 - tipo de frase de reprodução de palavras de comando

Exemplo:

UART_SetCommandVoice(0x00);
delay(200);

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🎯 Descrição da lógica do programa principal

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  UART_Init();

  Serial.println("UART Voice Module Initialized");

  UART_SetCommandVoice(0x00);  // Ao ligar, reproduzir o áudio da palavra de comando
  delay(200);
}

void loop() {
  int commandId = UART_ReadCommand();

  if (commandId >= 0) {
    // Filtrar valores inválidos para evitar saídas repetidas
    if (commandId != 0 && commandId != 255 && commandId != lastCommandId) {
      Serial.print("ID: ");
      Serial.println(commandId);
      lastCommandId = commandId;

      // Exemplo: controlar a reprodução com base no comando reconhecido
      if (commandId == 1) {
        UART_SetCommandVoice(0x00);  // Comando 1 reconhecido, reproduzir o áudio da palavra de comando
      } else if (commandId == 2) {
        UART_SetCommandVoice(0x00);  // Comando 2 reconhecido, reproduzir o áudio da palavra de comando
      }
    } else if (commandId == 0 || commandId == 255) {
      if (lastCommandId != 0) {
        lastCommandId = 0;  // Repor o estado
      }
    }
  }

  delay(50);
}

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🔍 Resolução de problemas

Q1: Não há nenhuma saída

Possíveis causas:

1. RX/TX estão trocados

2. O GND não está ligado à mesma terra

3. O módulo não está alimentado

4. Débito em bauds incorreto

Soluções:

• Confirme que o D10 está ligado ao TX do módulo e o D11 ao RX do módulo (ligação cruzada)

• Confirme a ligação do GND

• Confirme que a alimentação de 5V está normal

• Confirme que o débito em bauds da porta série é 115200

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Q2: A porta série só mostra caracteres sem sentido

Possíveis causas:

1. Débito em bauds incompatível

2. O módulo não arranca corretamente

Soluções:

• Confirme que o débito em bauds do monitor de porta série é 115200

• Prima uma vez a tecla de reposição do módulo

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Q3: É apresentado "ID: 255" ou "ID: 0"

Nota: isto é normal

• 0 = nenhum comando reconhecido

• 255 = sem dados novos

Estes valores já são filtrados no código e, normalmente, não são apresentados. Se vir esta saída, significa que o código não está a ter efeito.

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💡 Vantagens da arquitetura BSP

Camadas de código bem definidas

• bsp_uart.hpp - apenas as declarações, sem a implementação

• bsp_uart.cpp - os detalhes concretos da implementação

• UART_Voice.ino - apenas a lógica de negócio

Fácil de migrar

Se mudar para outra plataforma (como STM32 ou ESP32), basta modificar a implementação de bsp_uart.cpp; o programa principal não precisa de ser alterado.

Fácil de manter

As alterações ao código relacionado com o UART são feitas apenas em bsp_uart.cpp; alterar uma vez, com efeito em todo o lado.

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🚀 Exemplos de funcionalidades adicionais

Exemplo 1: acionar reproduções diferentes com base em comandos diferentes

if (commandId == 1) {
  UART_SetCommandVoice(0x00);      // Reproduzir a palavra de comando
} else if (commandId == 2) {
  UART_SetFunctionVoice(0x00);     // Reproduzir a palavra de função
} else if (commandId == 3) {
  UART_SetPassiveVoice(0x00);      // Reproduzir a frase passiva
}

Exemplo 2: controlar um LED

if (commandId == 10) {
  digitalWrite(LED_PIN, LOW);    // Desligar a luz
  UART_SetCommandVoice(0x00);     // Reproduzir confirmação
}

Exemplo 3: controlar um motor

if (commandId == 11) {
  motor_stop();
  UART_SetCommandVoice(0x00);     // Reproduzir confirmação
}

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