利用智能音箱语音控制电脑开关机
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· 2021-03-17
大家好，欢迎来到 Crossin的编程教室 ！
智能家居是未来的一个趋势。今天我们就来实现一个智能家居的雏形：利用智能音箱语音控制电脑开关机。
完成下面这个有趣的实验，你所需要的东西有：
路由器（能够形成局域网，且电脑已用网线连接）
一个智能音箱（本教程使用的是亚马逊 Echo Dot 2）
主板支持wake on lan (大部分都支持)
一个树莓派
原理流程图如下：
接下里将按照这个流程图进行讲解，首先是智能音箱和树莓派的连接，我们需要让树莓派发出信号，让智能音箱将其认作是智能家居并连接。由于我使用的是亚马逊的智能音箱，因此我选择了Fauxmo(https://github.com/n8henrie/fauxmo)进行模拟。
1. 在树莓派上安装Fauxmo
Fauxmo的安装方法见下方的操作或网址，注意这里的Python需要3.6以上：
Install for development from GitHub
git clone https://github.com/n8henrie/fauxmo.git
cd fauxmo
python3 -m venv .venv
source ./.venv/bin/activate
pip install -e .[dev]
cp config-sample.json config.json根据需求编辑（第一次可先忽略）
config.json
fauxmo [-v]
成功后，请让智能音箱重新搜索设备，如Echo dot是向他说 "find connected devices"，或同一局域网下，在网页端(alexa.amazon.com/spa/index.html)上点击Discover devices.
如果它成功发现了新的设备，则安装成功。
2. 修改Fauxmo配置，让智能音箱能识别到新的“设备“
Fauxmo其实很简单，我们只需要关注两个地方，一个是源文件下的config.json. 这个文件是用来控制智能音箱能够识别到的设备的。其次是plugins文件夹下的文件，这是树莓派收到指令后将执行的文件。由于开关机我们只需要使用Python进行控制，因此我偷个懒使用了Fauxmo的commandlineplugin (下载地址: https://github.com/n8henrie/fauxmo-plugins/blob/master/commandlineplugin.py).
即树莓派得到指令后就开启命令行，输入相应的操作。
我的PC的config.json配置如下：
"PcControl": {"path": "/home/pi/Documents/fauxmo/src/fauxmo/plugins/commandlineplugin.py","DEVICES": [{"name": "PC","port": 49915,"on_cmd":"python2 /home/pi/Documents/Automatic/turnOnPC.py","off_cmd":"python /home/pi/Documents/Automatic/ShutdownAndRebootPC.py 192.168.199.236(该电脑局域网IP) 电脑账号 电脑密码 shutdown","state_cmd": ""},{"name": "RebootPC","port": 49920,"on_cmd": "python /home/pi/Documents/Automatic/ShutdownAndRebootPC.py 192.168.199.236 ckend ckend reboot","off_cmd": "python /home/pi/Documents/Automatic/ShutdownAndRebootPC.py 192.168.199.236 ckend ckend reboot","state_cmd": ""}]},
意思就是，如果我向echo说，turn on my PC , 它就通过49915端口访问了plugins文件夹下的commandlineplugin.py，然后on指令的操作是让CMD用python2访问/home/pi/Documents/Automatic/文件夹下的turnOnPC.py文件。
3. 增加turnOnPC.py文件和ShutdownAndRebootPC.py文件
turnOnPC.py文件的用处就是通过wake on lan 唤醒电脑，需要提供电脑的Mac地址，不知道的话可以在CMD中输入 ARP -a 查询：
def wake_on_lan(macaddress):""" Switches on remote computers using WOL. """# Check macaddress format and try to compensate.if len(macaddress) == 12:passelif len(macaddress) == 12 + 5:sep = macaddress[2]macaddress = macaddress.replace(sep, '')else:raise ValueError('Incorrect MAC address format')# Pad the synchronization stream.data = ''.join(['FFFFFFFFFFFF', macaddress * 20])send_data = ''# Split up the hex values and pack.for i in range(0, len(data), 2):send_data = ''.join([send_data,struct.pack('B', int(data[i: i + 2], 16))])# Broadcast it to the LAN.sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_BROADCAST, 1)sock.sendto(send_data, ('<broadcast>', 7))
如果你的主板还没有开启WOL，请进入BOOT中开启，非常简单，相关操作可自行查阅主板的说明书。
ShutdownAndRebootPC.py文件主要提供关机和重启的操作，其原理是：通过SSH连接Windows系统执行DOS关机/重启的命令。
def shutdown(ip=sys.argv[1], username=sys.argv[2], password=sys.argv[3]):# ssh loginproc = pexpect.spawn("ssh %s@%s " % (str(username), str(ip)))index = proc.expect([".*assword.*", ".*yes.*"])if index > 0:proc.sendline("yes")proc.expect(".*assword.*")proc.sendline(password)proc.expect(".*你的用户名>.*")proc.send("shutdown.exe -s -t 00"+'\r\n')# 重启是 shutdown.exe -r -t 00time.sleep(1)
上述turnOnPC.py文件和ShutdownAndRebootPC.py文件的源代码在https://github.com/Ckend/Pi-SmartHome 中可以下载，请根据自己的需要进行修改。
将上述文件放到前面指定的/home/pi/Documents/Automatic/下，重启fauxmo，并让智能音箱重新搜索，找到这几个新增的设备，分别是：PC和RebootPC.成功后只要说 "Turn off PC" 即可关闭计算机。
由于fauxmo仅仅适用于亚马逊音箱，所以使用其他音箱的同学可能需要寻找一个相应的模拟WeMo或其他智能设备的项目。接下来还会推送风扇和台灯的改造计划，让普通的它们变成可以语音控制的智能家居。希望各位折腾的开心！
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作者：Ckend
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