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# System prepended metadata

title: 硬體設計

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# 硬體設計

## 硬體規格

### 樹莓派第四代 
#### 處理器：
- Broadcom BCM2711，四核Cortex-A72（ARM v8）64位SoC @ 1.5GHz

#### 記憶體：
- 4GB LPDDR4

#### 連接：
- 2.4 GHz和5.0 GHz IEEE 802.11b / g / n / ac無線區域網路，藍牙5.0，BLE千兆乙太網路
- 2個USB 3.0端口
- 2個USB 2.0端口。

#### GPIO：
- 標準的40引腳GPIO接頭（與以前的板完全向後兼容）

#### 影像及聲音：
- 2個micro HDMI端口（最多支持4Kp60）
- 2通道MIPI DSI顯示端口
- 2通道MIPI CSI攝像機端口
- 4針立體聲音頻和復合視頻端口
- 多媒體：
    - H.265（4Kp60解碼）;
    - H.264（1080p60解碼，1080p30編碼）;
    - OpenGL ES，3.0圖形

#### SD卡支持：
- Micro SD卡插槽，用於加載操作系統和數據存儲
- 容量是32GB

#### 輸入功率：
- 通過USB-C連接器5V DC（最小3A1）
- 通過GPIO接頭提供5V DC（最低3A1）

#### 環境：
- 工作溫度0-50ºC

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### 麥克風

- [ ReSpeaker 2-Mics Pi HAT ](https://www.taiwansensor.com.tw/product/respeaker-2-mics-pi-hat/)
* 雙麥克風
* 2 個 Grove 介面 : 支援 GPIO 及 I2C
* 可程式化控制按鍵及 LED 燈(包括 1 按鍵和 3 LED 燈)
* 內鍵音訊編/解碼器
* 雙音訊輸出: 3.5mm 音訊插孔、JST2.0 揚聲器輸出
* 可遠至 3 公尺外收音
* 尺寸： 65mm x 30mm x 15mm
* 重量：G.W 34g N.W 12g

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### 揚聲器

- 高品質攜帶式喇叭(USB 充電)

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### 相機
- [ Raspberry PI RPI CAMERA 500萬像素 ](https://www.taiwaniot.com.tw/product/%E6%A8%B9%E8%8E%93%E6%B4%BE%E5%B0%88%E7%94%A8%E6%94%9D%E5%BD%B1%E9%8F%A1%E9%A0%AD%E6%A8%A1%E7%B5%84-raspberry-pi-rpi-camera-500%E8%90%AC%E5%83%8F%E7%B4%A0/)
- 鏡頭：1/4 5M
- 光圈：2.9
- 焦距：3.29
- 視場角：72.4度
- 硬體連接：
    - 軟排線，90度垂直連接器，HDMI口旁邊。連接時觸點一側朝向HDMI介面。

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### LED燈 (燈條、燈泡)

- [ WS2812B LED燈條 ](https://shopee.tw/product/279812180/10201368165?smtt=0.446774728-1635809823.9)

## 外觀設計
- 三視圖
    - 正面
        ![](https://i.imgur.com/xBw6YvM.jpg)
        
        ![](https://i.imgur.com/9eFNe26.jpg)
    - 右側
        ![](https://i.imgur.com/FqcABAS.jpg)
    - 左側
        ![](https://i.imgur.com/48nJUFB.jpg)
    - 俯瞰
        ![](https://i.imgur.com/tXXQVkD.jpg)
    - 後側
        ![](https://i.imgur.com/uqdjHAd.jpg)
- 設計規格
    - 形狀
        - 球體，底部平面
        - 直徑 11 公分
        - 高 9 公分
    - 材質
        - 3D 列印，塑膠
    - 其他部位
        - 狀態燈
            - 3色 LED 模組 KY-016 3色燈
            - 規格：直徑 0.5 公分
            ![](https://i.imgur.com/Mx2DIA0.png)
            - 位置：電源插槽處
            - 零件參考：
                - https://shopee.tw/product/10708564/7558242584?smtt=0.446774728-1635809233.9
        - 互動燈
            - WS2812B LED燈條
            - 規格：長 100 公分，寬 0.5 公分
            ![](https://i.imgur.com/qo7XjdE.png)
            - 位置：3 條環繞球體，寬度 0.7 公分
            - 零件參考：
                - https://shopee.tw/product/279812180/10201368165?smtt=0.446774728-1635809823.9
                - https://www.youtube.com/watch?v=Z2nhfTPbJTU
        - 電源插槽
            - type-c 孔
            - 規格：長 2 公分，寬 1 公分
            - 位置：音響後側，聲音孔洞處
        - 聲音孔洞
            - 位置：最後一條互動燈下方打孔
        - 鏡頭
            - Raspberry PI RPI CAMERA
            - 規格：2.5 cm x 2.4 cm x 0.9 cm
            ![](https://i.imgur.com/ucwQiS3.png)
            - 位置：音響正面，第二條互動燈下方
            - 零件參考：https://www.taiwaniot.com.tw/product/樹莓派專用攝影鏡頭模組-raspberry-pi-rpi-camera-500萬像素/



## 硬體介面設計

-  3個實體按鈕：多功能鍵、上鍵、下鍵
    - 多功能鍵
        1. 暫停任何播放 / 開始 ( 一下 ) X
       4. 進入初始設定 （長按）O
    - 上鍵 
        1. 增加音量 ( 一下 ) O
        2. 停止或開啟收音 （長按）O
         3. 上一首 ( 兩下 ) X
    - 下鍵 
        1. 減少音量 ( 一下 ) O
        2. 靜止或開始放音 （長按）O
        3. 下一首 ( 兩下 ) X

- 2種顯示燈 
    - 狀態燈1顆 ( 改變顏色、閃爍頻率 ) 
    - 互動燈3條 ( 七彩 )
                 

-  顯示燈反映的情境
      - 初始設定 ( 狀態燈 )
         1. 尋找手機 -> 搜尋的閃爍頻率 ( 藍燈 )
         2. 藍芽連上手機 -> 停止閃爍 ( 藍燈 )
         3. 找尋 wifi -> 搜尋的閃爍頻率 ( 橘燈 )
            - 藍芽有持續連著 
         4. 設定完 wifi -> 停止閃爍 ( 橘燈 )
         5. 連上以及斷開 wifi 瞬間 -> 提示聲
      - 連接狀態 ( 狀態燈 )
         1. WIFI 連接正常 -> 恆亮 ( 黃色 )
         2. WIFI 突然中斷 -> 閃爍 ( 黃色 )
            - 可能只是訊號弱，走到訊號強一點的地方黃燈恢復恆亮
            - 設定新WIFI 要「長按多功能鍵」，進入初始設定
      - 語音接收 ( 互動燈 )
         1. 音箱在聽使用者說話 ( 呼吸頻率 )
            - 說完喚醒詞，即開始閃亮
            - 提示其他使用者音箱已經在接收一人指令，不會再接收其他指令 
         2. 音箱已完整接收語音指令 ( 亮兩下 + 回應使用者需求 )
         3. 音箱未完整接收語音指令 ( 亮兩下 + 請使用者再說一次 )
      - 語音播放 ( 互動燈 )
         1. 音箱回答過程 ( 比較明快的呼吸燈 ) 
         2. 音樂播放 ( 手機介面設定呼吸燈 )
            - 呼吸燈有無、顏色、模式 
         3. 鬧鐘 ( 手機介面設定呼吸燈 )
            - 呼吸燈有無、顏色、模式
       
      - 音樂機器人
         1. 音樂機器人模式聽取聲音時 ( 活潑呼吸 )
         2. 音樂機器人搜歌模式 ( 跑燈 )