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| 圖一：RS-232 to Ethernet 轉換模組 |
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| 圖一：系統架構圖 |
最近在研究語音合成技術，各家的平台大都以雲端的語音合成為主，少數還提供離線的語音合成。本文找了三家 (阿里、百度、同花順) 提供語音合成的平台，平台會提供各類開發的 SDK 和 RESTful API 兩種接口，其中它的SDK 就是根據自己使用的程式語言調用SDK的接口，例如在之前「中文語音合成+語音辨識 以百度的AI開放平台 in Python 開發 」一文中我們用 Python 語法調用它的 SDK 函數。
最近遇上一個問題，工業儀器設備越來越多採用USB介面取代RS-232，造成原本RS-232設備無法對接。就介面標準來看，在工業使用上 RS-232 是點對點的通訊協定，沒有主從分別的傳輸介面，傳輸距離數十公尺遠，如果再轉成 RS-485 傳輸距離更遠。相對於USB，具有主從架構的傳輸介面，因為來自電腦介面的標準，傳輸線距離僅數公尺遠。然而，坊間看到的 USB To RS232 轉換線只是 USB slave，必須接到電腦 (USB host)，這種傳輸線無法直接接 USB儀器 (USB slave)，所以我先要找到一個 USB host 轉換中介，再寫一個轉換程式後，才能把 USB儀器的數據轉到 RS-232 設備上。
語音合成和語音辨識的技術存在數十年，不過近年來將這語音的技術應用在蘋果的Siri和亞馬遜的echo設備裡。對開發者而言，語音技術最麻煩的是各種語言、不特定人的字庫辭庫訓練，光要建立這龐大且精準的訓練庫就不是短時間能完成的。最近，發現百度(Baidu)提供中文語音合成和語音辨識的服務，網站如下：AI開放平台，裡面不只有語音技術服務，還有其他技術。調用百度各項技術的SDK，建立網路連結後，連上AI開放平台，便能取得合成的結果或者辨識的結果。另外，SDK也有提供各種程式語法的範例，如：Java、C++、C#、Python、Node.js ... 等等，以滿足各類程式開發者的需求。底下我以Python語法為例，開發一個中文語音合成+語音辨識的測試程式。
最近從網上買了兩個Arduino MKRWAN，屬於LoRa開發板的一種，可以拿來研究物聯網的通訊傳輸，一個用來當發送端，另一個用來當接收端。首先瞭解開發板的架構，Arduino MKR WAN 1300開發板是由ATMEL SAMD晶片，再搭配 LoRa 模組所組成，系統方塊圖如下所示。
在下圖的左邊，ATMEL SAMD就是Arduino Zero開發板的控制器，以Cortex-M0為核心的晶片。而在下圖的右邊，LoRa模組是由Murata公司製作的通訊模組，該模組內部包含一顆STM32L系列的控制器和一顆SX1276 LoRa晶片。在市面上容易買到單獨SX1276/78晶片的LoRa模組，這種必須仔細了解SX1276內部暫存器的設定才能順利開發與運用。另外，也有一類模組還包含一顆控制器，通常這種模組是用 AT command 方式來控制 LoRa 傳輸，很多複雜的控制命令已經被封裝成 AT 指令了，對初次接觸LoRa開發的人來說會方便許多。
大約二十年前，VoIP 網路電話技術如火如荼地發展，隨著 Ethernet 網路越來越成熟，網路品質也越來越穩定，辦公室的桌上話機逐漸被網路電話所取代，當時的思科 (Cisco) 就是網路界的霸主。當時我們開發網路話機是以 embedded system 為架構的設計，如圖四所示，搭配 CTI 伺服器組成一套辦公室的電話系統解決方案。
近年來，隨著智慧型手機逐漸普及化，無線網路 (WiFi) 和行動數據的頻寬與通訊品質大幅提升，出現了許多軟體電話 (Soft Phone) 的 APP。其實，這些軟體電話也是網路電話的一種，從過去的桌上型網路電話，進化成行動型網路電話。軟體電話也存在很久了，過去主要安裝在 PC 上，但因為使用者操作起來並不像網路話機的方便，早些年這種安裝在 PC 上的軟體電話多半不流行。拜智慧型手機的快速發展之賜，軟體電話找到發展的空間，像 LINE、微信...等社群軟體都內建網路或視訊電話。
三軸重力加速計是一種重力感測器，三軸指的是 X, Y, Z 軸，重力加速度就是我們高中理化曾學過的地心引力 (g)。由於這個重力加速度是地球的天然資源 (就像磁力線的指南針)，所以當我們身體傾斜或翻轉時，透過地心引力的影響讓身體內部機構可感受到其傾斜或翻轉。於是，將此概念應用到科技工業上，像電玩的體感遊戲 (Wii, Kinect...)、飛行器、懸臂旋轉等都使用到相關元件，本文針對三軸重力加速計的晶片做測試研究，希望能獲得更多的應用靈感。首先，找一顆晶片試試吧！Arduino 開發套件常見的三軸加速計，使用的是 ADI ADXL335/345 晶片，因此我買了一個來測試玩玩看，並用 NXP LPC1114 晶片來設計系統。
德儀的 CC2540 / 2541 藍芽晶片已經推出市場幾年了，隨著模組廠商的努力開發，將藍芽模組設計成 SMD 貼合元件，對於小型設計廠商的我們真是大大的便利。目前的藍芽模組不僅體積越做越小，價格也越來越親民，如果自己有些 idea 想要設計電路板來驗證藍芽相關的應用的話，直接拿藍芽模組來實現是不錯的方法之一。此外，CC2540 本身就是一顆 8051 為核心的晶片，所以具備一些 MCU 的基本功能，若將其 MCU 與藍芽的功能都發揮出來，這樣不僅系統成本降低且耗電量也會減少。
我們拿市面上容易買到 HC-05 / HC-08 的藍芽模組來實驗，這塊模組原本是透過 UART 介面與外部的 MCU 溝通，讓使用者不需要為了藍芽的技術知識而傷腦筋。模組本身已經內建設計好藍芽的基本功能，使用者只需藉由 UART 介面設定參數便可動作。不過，我們卻想要把這塊模組改造，將本身的 MCU 與藍芽的功能發揮出來。首先，要準備德儀的 CC-Debugger 除錯器和安裝 IAR Embedded 軟體。接下來，將模組上面的五根接腳接出來，分別為 Vcc,、GND、RST、DC 和 DD，再連接到除錯器的相對應接腳，這樣就可以準備開發 CC2540 的韌體了。底下圖一所示就是將 CC-Debugger 連接到自製的藍芽開發板。
在 Android 裡面的藍芽和低功耗藍芽 (Bluetooth Low Energy) 控制方式不一樣，這裡有一篇文章[連結]說明傳統藍芽與 BLE 有哪些部份不同。此外在 API 方面，很多低功耗藍芽的函式必須在 API level 18 以上才能使用，也就是 Android 4.3平台以上。上一篇介紹的 BluetoothChat 程式是採用傳統的藍芽控制方式，為了讓開發者認識 BLE 如何控制，Android 官方網站提供一個 BLE Gatt 的範例程式，圖一所示是這個範例程式的專案檔，主要的程式檔為 DeviceScanActivity、DeviceControlActivity 和 BluetoothLeService。
第一次寫 Android 藍牙連線程式還不知該如何開始 (新手上路)，於是先找一本 APP 開發的書吧！也許從書中能獲得一些訊息。之前筆者主要使用的程式語言是 C/C++，所以初次看到 APP 的每個範例都不是很面熟。經過幾周的研讀後，給後進初學者的建議是先準備下列的書和開發環境：
Android 官方的開發網站提供不少範例程式，由於先前開發藍牙相關的設備，因此我們從網站下載一個 BluetoothChat 程式來研究，藉此熟悉 Android SDK 來了解如何使用藍牙介面。首先了解一下這個範例有什麼功能，它的功能其實很簡單 (範例就是要簡單才夠力)，即透過藍牙通訊在手機或平板上互傳訊息的程式。圖一是範例程式的專案打開後列出相關的檔案，包含設定檔、java程式檔、資源檔。然而主要的程式檔為MainActivity、BluetoothChatFragment、BluetoothChatService、DeviceActivity 這四個，另外還有一些程式檔案是 debug log 的用途，方便我們在 debug 模式下顯示於 IDE 的訊息。不過，初學者可以直接從上述的四個檔案來研究，log 以後有興趣再說。
