CurieNeurons 实例：颜色识别

器材：

GY-31 颜色传感器 * 1

DFROBOT AD Keyboard 五按钮模块 * 1

DFROBOT IO Expansion Shield IO 扩展板 * 1

Arduino101 * 1

接线方法：

首先将 GY-31 与 IO 扩展版连接：

S0 连接 D5       S1 连接 D6        S2 连接 D3           S3 连接 D4

OUT 连接 D2         VCC 连接 VCC      GND 连接 GND

再将按钮与 IO 拓展版连接：

OUT 连接 A0         VCC 连接 VCC      GND 连接 GND

最后将拓展版与 Arduino101 开发板相连，并将扩展版上的电压跳线改为 3.3V

接线示意图：

程序说明：

Arduino 程序一般由两个主要函数组成。一个是 setup 函数，这个函数中的代码只会在开发板启动时运行一次；第二个是 loop 函数，这个函数是在开发板运行了 setup 函数后执行的，里面的操作会不断循环执行。

在颜色学习的示例中，程序的主要流程如下：

Setup 函数部分：

设置串口：设置 Arduino101 开发板的串口通讯速率并开启；

设置传感器接口：设置颜色传感器的各个接口，其中 S0~S3 为 OUTPUT，OUT 为 INPUT。

设置传感器初始信号：设置颜色传感器的初始信号，其中 S0 设置为 HIGH，S1~S3 设置为 LOW。

设置中断处理：在本程序中，需要在 out 接口上绑定一个中断处理的函数，这和所使用的颜色传感器工作原理有关。绑定的中断处理函数为 count。

初始化神经网络：主要为清空神经网络传感器中之前可能存在的值。

代码如下：

void setup()

{

  Serial.begin(9600);

  while (!Serial);

  pinMode(s0, OUTPUT);

  pinMode(s1, OUTPUT);

  pinMode(s2, OUTPUT);

  pinMode(s3, OUTPUT);

  pinMode(out, INPUT);

  digitalWrite(s0, HIGH);

  digitalWrite(s1, LOW);

  digitalWrite(s2, LOW);

  digitalWrite(s3, LOW);

  attachInterrupt(out, count, CHANGE);

  hNN.Init();

  hNN.Forget(50);

}

Loop 函数部分：

设置 CurieTimerOne 中断处理：本程序中，需要特定时间执行一次 readCounter 函数，因此使用了 Arduino101 的时钟库 CurieTimerOne。ReadCounter 函数中主要功能是记录一段时间内传感器输出方波跳变的次数，以获取频率。这和颜色传感器的工作原理有关。

设置传感器白平衡参数：调用 SetWhiteBalance 函数即可。

读取按钮信息：由于按钮连接在开发板的 A0 口，使用 analogRead 函数读取数值，并用 get_key 函数分析哪个键被按下。

当检测到有按键被按下时，读取一次颜色数据，并分析按钮的类型。若白色按钮被按下，则将这个颜色输入到神经网络中进行识别；若为其他按钮，则使神经网络学习这组数据及对应的颜色。

代码如下：

void loop()

{

  CurieTimerOne.start(timerUsec, readCounter);

  SetWhiteBalance();

  while (1)

  {

    delay(100);

    adc_key_in = analogRead(0);

    key = get_key(adc_key_in);

    if (key != -1)

    {

      ReadAverageColor();

      patternGenerator();

      Serial.print(“R = “);

      Serial.print(pattern[0]);

      Serial.print(“, G = “);

      Serial.print(pattern[1]);

      Serial.print(“, B = “);

      Serial.println(pattern[2]);

      switch (key)

      {

      case 0:

        hNN.Learn(pattern, LEN, RED);

        Serial.println(“Learned an example of RED.\n”);

        delay(200);

        break;

      case 1:

        hNN.Learn(pattern, LEN, GREEN);

        Serial.println(“Learned an example of GREEN.\n”);

        delay(200);

        break;

      case 2:

        hNN.Learn(pattern, LEN, BLUE);

        Serial.println(“Learned an example of BLUE.\n”);

        delay(200);

        break;

      case 3:

        hNN.Learn(pattern, LEN, YELLOW);

        Serial.println(“Learned an example of YELLOW.\n”);

        delay(200);

        break;

      case 4:

        res = hNN.Classify(pattern, LEN, &dist, &cat, &nid);

        printClassifyResult();

        delay(200);

        break;

      }

    }

  }

}

注意：

按钮和颜色传感器的控制代码放在头文件 GY-31.h 中，具体使用原理可以查看相关模块的文档。使用按钮时，可以根据自己按钮模块的度数修改 get_key 函数中的参数。

CurieNeurons 神经网络接口函数介绍：

在本示例中，主要使用了两个 CurieNeurons 神经网络接口，一个是 Learn 函数，一个是 Classify 函数。这两个函数也是操作 CurieNeurons 神经网络最为重要的几个函数之一。

Learn 函数主要是向神经网络中输入一组数据，并附加这组数据的类别信息，神经网络会将这组数据记录下来，作为神经网络的神经元或用于调整已有的神经元。

Classify 函数主要是向神经元中输入一组数据，并读取神经网络返回的识别信息，包括这组数据的类别等等。

其他神经元接口函数请参考 NeuroMemAPI 1.2 文档。

使用方法：

将程序上传到 Arduino101 开发板后，选取一个白色平面，使颜色传感器采集白色数据，同时按下任意按钮，程序会自动调整颜色传感器的白平衡。

然后将颜色传感器对准不同颜色的平面，按下不同颜色的按钮即可进行学习。按下白色按钮即可进行识别。

源程序如下：/ckfinder/upload/20160809/files/%E9%A2%9C%E8%89%B2%E8%AF%86%E5%88%AB%E6%BA%90%E4%BB%A3%E7%A0%81.rar