Arduino 101: Bouw een Patroon-Herkenende LED Jurk met Intel Curie

Maak Alle Stukken Klaar om te Naaien

De figuur toont dat ik vier sterrenbeelden (Orion, Grote Beer, Cygnus en Cassiopeia) op vier losse stukken voorbereidde. Na solderen en krimpkousen om de soldeerplaatsen kun je alles stevig op het vilt lijmen.

Testen!

Test je circuit voordat je verdergaat! Kan gewoon een NeoPixel Strandtest doen voor elk spoor.

Okay, ik zet het niveau op "Makkelijk" omdat wetenschappelijk gezien het niet moeilijk is zodra je de code begrijpt, maar het kost veel werk om de kabels op de stof te stabiliseren.

Zorg dat je Arduino IDE de nieuwste versie is en de Curie PME bibliotheek heeft. Ik raad de Arduino Web Editor aan. Download de bibliotheek hier.

Maak de Jurk

In parallel (figuurlijk), maak de jurk. Na het testen van het circuit, naai de basistoffen met de LEDs aan de binnenkant van de jurk. De LEDs schijnen door de graphics.

Zoals je ziet, zit de Arduino 101 in mijn hand. Ik maakte een 3D-geprinte behuizing voor de Arduino 101 en batterij. Er lopen lange draden tussen de LEDs en het bord, verborgen in de mouw.

De code hieronder geeft informatie over hoe het bord geprogrammeerd is. Na het flashen van de code, train de neuronen eerst zodat ze leren welke patronen er zijn. Bekijk de video rond 0:30:

Voor meer foto's en andere tech-fashion/schilderijen-op-stof ontwerpen, check mijn website :)

Code

PME_4LED_new.ino (Arduino)

/* 
 * Dit voorbeeld demonstreert het gebruik van de Pattern Matching Engine (CuriePME)
 * om stroomversnellingdata van CurieIMU te classificeren.
 * 
 * Eerst vraagt de sketch je om letters in de lucht te tekenen (voorstel je dat je
 * schrijft op een onzichtbaar whiteboard, met je bord als pen), en de IMU-data
 * van deze bewegingen wordt gebruikt als trainingsdata voor de PME. Eenmaal getraind,
 * kun je blijven tekenen en de PME probeert te raden welke letter je tekent.
 * 
 * Dit voorbeeld vereist een knop aangesloten op digitale pin 4
 * https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Button
 * 
 * OPMERKING: Voor beste resultaten, teken grote letters, minimaal 30-60 cm hoog.
 * 
 * Copyright (c) 2016 Intel Corporation. Alle rechten voorbehouden.
 * Zie licentiekennisgeving aan het einde van het bestand.
 */

#include "CurieIMU.h"
#include "CuriePME.h"
#include <CurieSerialFlash.h>
#include <SPI.h>
#include <Adafruit_NeoPixel.h>

#define PINM 6  // Waar zijn de NeoPixels aangesloten?
#define PINC 3
#define PINS 9
#define PINO 5

Adafruit_NeoPixel stripM = Adafruit_NeoPixel(10, PINM, NEO_GRB + NEO_KHZ800); // 10 pixels per strip
Adafruit_NeoPixel stripS = Adafruit_NeoPixel(10, PINS, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
Adafruit_NeoPixel stripC = Adafruit_NeoPixel(10, PINC, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
Adafruit_NeoPixel stripO = Adafruit_NeoPixel(10, PINO, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

int tr = 0, tg = 0, tb = 0, r = 0, g = 0, b = 0;
int rawX = 0, rawY = 0; // versnelling waarden
float angle = 0.0;

const unsigned int trainingReps = 4; // Herhalingen per letter tijdens training
const unsigned char trainingStart = 'A';
const unsigned char trainingEnd = 'D'; // Alleen A-D voor demo (4 letters)
const unsigned int buttonPin = 4;
const unsigned int sampleRateHZ = 200;
const unsigned int vectorNumBytes = 128;
const unsigned int samplesPerVector = (vectorNumBytes / 3);
const unsigned int upperStart = 0x40;
const unsigned int sensorBufSize = 2048;
const int IMULow = -32768;
const int IMUHigh = 32767;
const char *filename = "NeurDataDress.dat";

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(buttonPin, INPUT);
  CurieIMU.begin();
  CuriePME.begin();
  CurieIMU.setAccelerometerRate(sampleRateHZ);
  CurieIMU.setAccelerometerRange(2);
  
  if (!SerialFlash.begin(ONBOARD_FLASH_SPI_PORT, ONBOARD_FLASH_CS_PIN)) {
    Serial.println("Kan SPI Flash chip niet benaderen");
  }
  
  stripM.begin(); stripS.begin(); stripC.begin(); stripO.begin();
  stripM.show(); stripS.show(); stripC.show(); stripO.show();
  solidM(stripM.Color(255, 0, 0), 50); // Rood = klaar voor input
}

// Herstel netwerk kennis uit SPI Flash
void restoreNetworkKnowledge() {
  SerialFlashFile file;
  int32_t fileNeuronCount = 0;
  Intel_PMT::neuronData neuronData;
  
  file = SerialFlash.open(filename);
  CuriePME.beginRestoreMode();
  
  if (file) {
    while (1) {
      Serial.print("Neuron lezen: ");
      uint16_t neuronFields[4];
      file.read((void*)neuronFields, 8);
      file.read((void*)neuronData.vector, 128);
      
      neuronData.context = neuronFields[0];
      neuronData.influence = neuronFields[1];
      neuronData.minInfluence = neuronFields[2];
      neuronData.category = neuronFields[3];
      
      if (neuronFields[0] == 0 || neuronFields[0] > 127) break;
      
      fileNeuronCount++;
      Serial.print(fileNeuronCount); Serial.print("\n");
      Serial.print(neuronFields[0]); Serial.print("\t");
      Serial.print(neuronFields[1]); Serial.print("\t");
      Serial.print(neuronFields[2]); Serial.print("\t");
      Serial.print(neuronFields[3]); Serial.print("\t");
      Serial.print(neuronData.vector[0]); Serial.print("\t");
      Serial.print(neuronData.vector[1]); Serial.print("\t");
      Serial.print(neuronData.vector[2]); Serial.print("\n");
      
      CuriePME.iterateNeuronsToRestore(neuronData);
    }
  }
  CuriePME.endRestoreMode();
  Serial.print("Kennis Set Hersteld.\n");
}

boolean longPress = false;
int startTime = 0;
int lastOrientation = -1;
int lastReading = -1;
boolean lastPress = false;

void loop() {
  int orientation = -1;
  String orientationString;
  
  int x = CurieIMU.readAccelerometer(X_AXIS);
  int y = CurieIMU.readAccelerometer(Y_AXIS);
  int z = CurieIMU.readAccelerometer(Z_AXIS);
  
  int absX = abs(x), absY = abs(y), absZ = abs(z);
  
  if ((absZ > absX) && (absZ > absY)) {
    if (z > 0) { orientationString = "boven"; orientation = 0; }
    else { orientationString = "onder"; orientation = 1; }
  } else if ((absY > absX) && (absY > absZ)) {
    if (y > 0) { orientationString = "digitaal pinnen boven"; orientation = 2; }
    else { orientationString = "analog pinnen boven"; orientation = 3; }
  } else {
    if (x < 0) { orientationString = "connector boven"; orientation = 4; }
    else { orientationString = "connector onder"; orientation = 5; }
  }
  
  if (orientation != lastOrientation) {
    Serial.println(orientationString);
    lastOrientation = orientation;
  }
  
  int reading = digitalRead(buttonPin);
  if (lastReading != reading) {
    Serial.print("buttonPin="); Serial.println(reading);
    lastReading = reading;
  }
  
  if (reading == HIGH) {
    if (startTime == 0) startTime = millis();
    else if ((millis() - startTime) > 2000) {
      longPress = true;
      if (!lastPress) {
        Serial.println("longPress");
        solidM(stripM.Color(0, 255, 0), 50); // Groen = lange druk
        lastPress = true;
      }
    }
  }
  
  if (reading == LOW && longPress) {
    blackout(5);
    Serial.print("orientation="); Serial.print(orientation);
    Serial.print(" SerialFlash.exists(filename)="); Serial.println(SerialFlash.exists(filename));
    
    if (orientation != 4 && SerialFlash.exists(filename)) {
      restoreNetworkKnowledge();
      Serial.print("Training hersteld.");
    } else {
      trainLetters();
      blackout(5);
      Serial.print("Training voltooid.");
    }
    
    Serial.println(" Nu, teken enkele letters (onthoud de knop");
    Serial.println("ingedrukt) en zie of de PME ze kan classificeren.");
    solidM(stripM.Color(0, 0, 255), 500); // Blauw = klaar voor matchen
    blackout(5); // Uit voor matchen
    
    while (true) { match(); }
  }
}

// LED helper functies (solidM, blackout, match, colorWipe, theaterChase, trainLetter, trainLetters, saveNetworkKnowledge, etc.)
// Zie volledige code in originele bron voor alle helper functies.
// Belangrijkste: match() leest IMU vector, classify met PME, laat bijbehorende sterrenbeeld LEDs oplichten.

PME_LED (Arduino - Vereenvoudigde Versie)

/* 
 * Vereenvoudigde versie: Curie PME bestuurt LEDs.
 * Combinatie van "Draw in the Air" PME code en Adafruit NeoPixel voorbeeld.
 * Pas aan voor jouw specifieke LED-indeling.
 */

#include "CurieIMU.h"
#include "CuriePME.h"
#include <Adafruit_NeoPixel.h>

#define PIN 6
Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(54, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

const unsigned int trainingReps = 4;
const unsigned char trainingStart = 'A';
const unsigned char trainingEnd = 'D';
const unsigned int buttonPin = 4;
const unsigned int sampleRateHZ = 200;
const unsigned int vectorNumBytes = 128;
const unsigned int samplesPerVector = (vectorNumBytes / 3);
const unsigned int upperStart = 0x40;
const unsigned int sensorBufSize = 2048;
const int IMULow = -32768;
const int IMUHigh = 32767;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(buttonPin, INPUT);
  CurieIMU.begin();
  CuriePME.begin();
  CurieIMU.setAccelerometerRate(sampleRateHZ);
  CurieIMU.setAccelerometerRange(2);
  trainLetters();
  strip.begin();
  strip.show();
}

void loop() {
  Serial.println("Training voltooid. Teken letters (houd knop ingedrukt)...");
  
  byte vector[vectorNumBytes];
  unsigned int category;
  char letter, pattern;
  
  readVectorFromIMU(vector);
  category = CuriePME.classify(vector, vectorNumBytes);
  
  if (category == CuriePME.noMatch) {
    Serial.println("Herken niet - probeer opnieuw.");
    theaterChase(strip.Color(127, 127, 127), 50); // Wit theater chase
    strip.show();
  } else {
    letter = category + upperStart;
    pattern = letter;
    
    if (pattern == 'A') { colorWipe(strip.Color(0, 255, 0), 50); theaterChase(strip.Color(127,127,127),50); } // Groen
    else if (pattern == 'B') { colorWipe(strip.Color(255, 0, 0), 50); theaterChase(strip.Color(127,127,127),50); } // Rood
    else if (pattern == 'C') { colorWipe(strip.Color(0, 0, 255), 50); theaterChase(strip.Color(127,127,127),50); } // Blauw
    else if (pattern == 'D') { colorWipe(strip.Color(255, 0, 255), 50); theaterChase(strip.Color(127,127,127),50); } // Magenta
    
    strip.show();
    Serial.println(letter);
  }
}

// Helper functies: readVectorFromIMU, undersample, getAverageSample, trainLetter, trainLetters
// Theater chase, colorWipe, rainbowCycle, Wheel - allemaal van Adafruit Strandtest voorbeeld
// Zie originele code voor volledige implementatie

Schema's

Het is gewoon de LEDs verbinden met de Arduino 101 pinnen en een knop op pin 4 (zoals beschreven in de code: https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Button). Het schema is vergelijkbaar met deze Fritzing van Adafruit: https://learn.adafruit.com/adafruit-neopixel-uberguide/basic-connections

Ik stopte de 9V batterij direct in de barrel jack.