一、项目背景

随着人工智能技术的快速发展，AI助手在日常生活和工业领域的应用越来越广泛。AI助手不仅可以处理自然语言，还能通过语音交互提供各种服务。然而，许多现有的AI助手依赖于云端服务，需要联网才能使用，这不仅限制了其应用场景，还可能涉及隐私问题。本项目旨在开发一款基于泰山派RK3566的离线AI助手，能够在本地运行DeepSeek、Qwen、Gemini等大模型，无需联网，提供语音控制、天气获取、灯光控制等功能。

二、项目目标

1. 硬件设计：开发一套基于泰山派RK3566的AI助手硬件平台，包括电源管理、音频输入输出、OLED显示屏等。

2. 功能实现：

- 支持离线运行DeepSeek、Qwen、Gemini等大模型。

- 支持语音控制、天气获取、灯光控制等功能。

- 支持电池供电，便于便携使用。

- 提供串口接口，可作为语音模块与其他设备对接。

3. 软件开发：编写适用于该硬件平台的控制软件，实现语音识别、语音合成、模型推理等功能。

4. 测试验证：通过实验室测试和实际场景测试，验证AI助手的性能和可靠性。

三、项目意义

1. 教育意义：为高校和培训机构提供一个实践平台，帮助学生和爱好者学习嵌入式系统开发、AI技术和Linux系统。

2. 技术探索：通过开发离线AI助手，探索AI技术在低功耗嵌入式设备上的应用，为后续更复杂系统的开发积累经验。

3. 应用拓展：离线AI助手具有广泛的应用前景，可应用于教育、科研、智能家居等领域。

四、项目功能

1. 语音控制：

- 支持语音识别和语音合成，用户可以通过语音与AI助手交互。

2. 离线模型运行：

- 支持本地运行DeepSeek、Qwen、Gemini等大模型，无需联网。

3. 实时天气获取：

- 支持离线获取实时天气信息。

4. 灯光控制：

- 支持通过语音控制灯光。

5. 电池供电：

- 支持电池供电，便于便携使用。

6. 串口接口：

- 提供串口接口，可作为语音模块与其他设备对接。

五、硬件设计

1. 主控制器：泰山派RK3566，内置WIFI功能，支持AP模式遥控。

2. 显示屏：0.96寸SSD1306/SSD1315驱动OLED显示屏，用于显示表情、对话反馈、天气等信息。

3. 电源管理：IP5306充放一体电源芯片，提供最大2.1A输出，为泰山派供电。

4. 传感器：

- AHT10高精度温湿度传感器，实时获取温度、湿度信息。

- 驻极体麦克风，实时获取环境音频信息。

5. 音频输出：8R1W喇叭，提供音频输出。

6. 开关电路：MOS管开关电路，支持驱动较大功率LED灯板。

7. 防反接电路：防反接电路，可任选Type-C接口供电。

六、软件设计

1. 系统环境：

- 基于Ubuntu 20.04。

- 环境为Python 3.8。

2. 软件框架：

- Vosk语音识别库。

- Ollama模型推理框架。

- espeak-ng语音合成库。

3. 程序编写：

- 语音识别和语音合成程序。

- 大模型对话测试代码。

- OLED屏幕显示和动画表情绘制函数。

4. 环境部署：

- 提供完整的环境部署教程，确保用户可以顺利运行项目。