#はじめに
Amazon Echoに温度計の搭載が噂されていますが、一足お先にAlexaと温度計の組み合わせを体験してみます。温度計と湿度計が一体化されたセンサーを使って、Alexaに部屋の温度と湿度の両方をも教えてもらいます。センサーの呼び出しと、Alexaスキルのエンドポイントはラズパイで実装します。
##使用環境
- Amazon Echo
- Raspberry PI 3B
- 温湿度センサーモジュールキット(SHT31-DIS使用)
温湿度センサーは秋月電子通商で購入しました。（通販コード: K-12125）
##おおまかな作業のながれ
- センサーキットの組み立てとラズパイの配線
- I2Cインターフェースの有効化
- Pythonコードの実装
- Webサーバーの外部公開
- Alexaスキルの作成
ではやっていきます。
#センサーキットの組み立て
組み立てと言ってもセンサー基盤にピンヘッダを取り付けるだけです。基盤にピンヘッダを通して、基盤の裏面に半田付けします。
結線方法
センサーとラズパイのピンヘッダの対応です。
| SHT31 ピン番号 |
ラズパイ ピン番号 |
メモ |
|---|---|---|
| 1 (VDD) | 1 (3.3V) | |
| 2 (SDA) | 3 (SDA) | |
| 3 (SCL) | 5 (SCL) | |
| 4 (ADR) | - | 未使用。開放時はアドレスが0x45になる。 |
| 5 (GND) | 6 (GND) |
配線例
動作確認
I2Cライブラリをインストールします。
$ sudo apt-get install i2c-tools
ラズパイのデフォルトではI2Cが無効化されているので、I2Cインターフェースを有効化します。
$ sudo raspi-config
「5 Interfacing Options」を選択
「P5 I2C」を選択。表示された画面で「はい」を選択。「Finish」でツールを終了します。
i2cdetectで信号が取れているか確認します。
$ sudo i2cdetect -r -y 1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- 45 -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --
アドレス0x45が検出されていれば、機材の準備はこれでOKです。
Alexaスキルのエンドポイントの実装
ここからは、Alexaスキルと対話するためのエンドポイントを実装します。今回はAWSのLambdaは使用せずに、ラズパイ上にWebサーバを立てて、ngrokを使って外部に公開する方法を取ります。温湿度センサーはPythonコードでアクセスするため、ついでにWebサーバもPythonの簡易HTTPサーバーで手軽に実装しました。
Python3の簡易HTTPサーバーを使う
ラズベリ側の~/app/sht31ディレクトリにWebサーバーを配置します。
import http.server
server_address = ("", 8000)
handler_class = http.server.CGIHTTPRequestHandler #ハンドラを設定
simple_server = http.server.HTTPServer(server_address, handler_class)
simple_server.serve_forever()
いちおうindex.htmlを作成しておきます。
<html>
<body>
Hello HTTPServer.
</body>
</html>
#Alexaスキルの応答コード
PythonのCGIでセンサーの読み取りとAlexaスキルの応答を実装します。コードの前半は温湿度センサーSHT31から値を読みコードです。I2Cのクロックストレッチで1回の転送で6バイトの温湿度データを受信します（ラズパイマガジン2018年2月号のP111を参考にしました）。後半は読み取った値をAlexaスキルに返すためのJSONを生成しています。
#!/usr/bin/env python3
import datetime
import pigpio
import json
pi = pigpio.pi()
pi.bb_i2c_open(2, 3, 100000)
result = pi.bb_i2c_zip(2, [4, 0x45, 2, 7, 2, 0x2c, 0x10, 2, 6, 6, 3, 0])
if result[0] == 6:
temp = -45 + 175 * int.from_bytes(result[1][0:2], 'big') / 65535
humi = 100 * int.from_bytes(result[1][3:5], 'big') / 65535
pi.bb_i2c_close(2)
speak = "この部屋の温度は{0}度。湿度は{1}パーセントです。".format(int(temp), int(humi))
resp = {
"version": "1.0",
"response": {
"outputSpeech": {
"ssml": "<speak>" + speak + "</speak>",
"type": "SSML"
},
"speechletResponse": {
"outputSpeech": {
"ssml": "<speak>" + speak + "</speak>"
},
"shouldEndSession": True
}
},
"sessionAttributes": {}
}
print("Content-type: application/json\n")
print(json.dumps(resp))
Webサーバーの起動
pigpioデーモンを立ち上げてから、PythonでWebサーバーを起動します。
$ sudo pigpiod
$ cd /home/pi/app/sht31
$ python3 server.py
ngrokで外部に公開します。ngrokのセットアップ方法は「LINEからGoogle Homeを喋らせる」を参考にしてください。
$ ngrok 8000
Alexaスキルの作成
いよいよ、Alexaスキルを作成していきます。Alexa Skills Kit Developer Consoleでポチポチとやっていきます。コードを書いたりする必要はありません。
###新しいスキルの作成
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###呼び出し名
「アレクサ、室温」でAlexaが反応するように設定します。
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###インテント
今回はカスタムインテントは使用しないのですが、対話モデルに最低1つ要求されるようですので、適当にダミーを作成しておきます。（自信なし）
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###エンドポイント
「HTTPS」を選択し、ngrockのURLに/cgi-bin/sht31.pyを付けたものを指定します。証明書の種類は「開発用のエンドポイントは、証明期間が発行したワイルドカード証明書をもつドメインのサブドメインです」を選択します。
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テストしてみる
alexa developer consoleの「テスト」タブで試してみます。入力欄に「室温」と入力すると、温度と湿度が返ってくるはずです。
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#完成
これで完成です。自分のアカウントに紐づいたEcho実機に「アレクサ、室温」と呼びかけると、アレクサたんが応答してくれるはずです。温度といっしょに湿度もわかるのは意外と便利です。お試しあれ。