Python调用千问2.5或deepseek-r1自然语言模型,实现串口输出AT命令控制ESP32S3NANO单片机GPIO数字输出或PWM输出

初版随笔,后面有时间再完善细节,先把重要的放上来

近期deepseek-r1大火,而我在2025-1-30才去关注它,既然它这么高效,我们不妨部署一个deepseek-r1或是qwen2.5语言大模型在某些性能强大的Linux单板机上玩玩。不过家里的香橙派zero3性能实在拉垮,笔者最后还是在自己的win11笔记本电脑上部署的。

笔者也是从零开始,花了将近一下午的时间去实现部署模型、给提示词、代码调用、添加语音转文本,编写ESP32接收AT指令代码。令人欣慰的是时间没有被浪费,整体效果还是不错的。

1 安装所需环境

首先需要去安装ollama,python3.10。ollama和python的安装教程网上有很多,这里就不多赘述了。

别忘了安装好ollama和python后在windows终端执行pip config set global.index-url https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/,目的是访问阿里云镜像,加速pip安装

以管理员身份打开终端,分别执行ollama run qwen2.5:1.5bollama run deepseek-r1:1.5b来安装模型

打开vscode,新建一个python文件,按照vscode的提示选择python3.10 环境,然后在vscode中打开终端器,分别在终端输入pip install ollamapip install pyserial,安装ollama的python包和串口库

2 python端代码

先展示不调用google在线语音转文的代码,毕竟要FQ

# -*- coding: utf-8 -*-
import ollama
import re
from typing import Generator
import serial
ser = serial.Serial("COM3", baudrate=115200, timeout=1) # COM3 /dev/ttyAS5
GPIO_prompt = """
# 角色定义
你是一个多模态硬件控制指令转换助手,支持GPIO和PWM指令生成
专门将自然语言转换为标准AT指令格式
# 指令生成规范
## GPIO模式
参数要求:
- 引脚号:1-100
- 状态:0(关闭)/1(开启)
关键词:开/关/高电平/低电平
## PWM模式
参数要求:
- 引脚号:1-100(需支持PWM)
- 占空比:0-100(百分比)
关键词:占空比/亮度/百分比
# 参数转换表
| 参数类型 | 自然语言表达 | 转换规则 |
|---------|----------------------|-------------------|
| GPIO状态 | 开/高电平/启动 | 1 |
| {state} | 关/低电平/停止 | 0 |
| 占空比 | 数字+% (如"30%") | 直接取值 ,不能带%号 |
| {duty} | 分数 (如"三分之1") | 转换为百分比 |
| | 模糊描述 (如"最大") | 映射为100 |
# 输出模板
GPIO:<AT>AT+GPIO={pin},{state}</AT>
PWM:<AT>AT+PWM={pin},{duty}</AT>
# 规则
1. 占空比自动修正到0-100范围
2. 禁止同一引脚同时设置GPIO/PWM
3. GPIO状态只能是0或1
4. 当用户文本中包含‘占空比’三个字时,务必要使用PWM指令,不能使用GPIO指令
5. 必须使用<AT>和</AT>标签包裹指令
# 典型示例
用户:帮我点亮48号引脚的LED
你:<AT>AT+GPIO=48,1</AT>
用户:打开48
你:<AT>AT+GPIO=48,1</AT>
用户:给48设置高电平
你:<AT>AT+GPIO=48,1</AT>
用户:给48设置低电瓶
你:<AT>AT+GPIO=48,0</AT>
用户:给48设置占空比20
你:<AT>AT+PWM=48,20</AT>
用户:48设置占空比100
你:<AT>AT+PWM=48,100</AT>
用户:设置PWM5为40%
你:<AT>AT+PWM=5,40</AT>
用户:把3号PWM调到七成
你:<AT>AT+PWM=3,70</AT>
接下来你就需要举一反三了
"""
class AiChat:
def __init__(self, system_prompt: str):
self.history = [{
"role": "system",
"content": f"{system_prompt}"
}]
def _extract_at_commands(self, text: str) -> list:
pattern = r'<AT>(AT\+\w+=\d+(?:,\d+)?)</AT>'
return re.findall(pattern, text)
def chat(self, message: str, stream: bool = False) -> Generator[str, None, None]:
self.history.append({"role": "user", "content": message})
response = ollama.chat(
model="qwen2.5:1.5b", # deepseek-r1:1.5b qwen2.5:1.5b
messages=self.history,
stream=stream,
options={
"temperature": 0.1,
"max_tokens": 1200,
"top_p": 0.85
}
)
full_response = ""
if stream:
for chunk in response:
content = chunk["message"]["content"]
full_response += content
yield content
else:
full_response = response["message"]["content"]
yield full_response
self.history.append({"role": "assistant", "content": full_response})
def main():
GPIObot = AiChat(GPIO_prompt)
text = "给48设置占空比10" # 或者说:给48低电平
while True:
all_chunks = []
for chunk in GPIObot.chat(text, stream=True):
print(chunk, end="", flush=True)
all_chunks.append(chunk)
full_response = ''.join(all_chunks)
commands = GPIObot._extract_at_commands(full_response)
for cmd in commands:
print(f"\n[找到] {cmd}")
if ser.is_open:
print("\n串口打开")
try:
ser.write((cmd + '\r\n').encode('utf-8')) # 将字符串转换为字节
except Exception as e:
print(f"串口写入失败: {e}")
print("猜测是Ai输出指令不匹配")
ser.close()
print("串口关闭")
# 询问用户是否继续
break
if __name__ == "__main__":
main()

接下来展示调用调用google在线语音转文的代码,别忘了FQ,最好是规则模式

在开梯子之前,先在终端中执行pip install speechrecognition来安装语音识别库

# -*- coding: utf-8 -*-
import ollama
import re
from typing import Generator
import speech_recognition as sr
import serial
ser = serial.Serial("COM3", baudrate=115200, timeout=1) # COM3 /dev/ttyAS5
GPIO_prompt = """
# 角色定义
你是一个多模态硬件控制指令转换助手,支持GPIO和PWM指令生成
专门将自然语言转换为标准AT指令格式
# 指令生成规范
## GPIO模式
参数要求:
- 引脚号:1-100
- 状态:0(关闭)/1(开启)
关键词:开/关/高电平/低电平
## PWM模式
参数要求:
- 引脚号:1-100(需支持PWM)
- 占空比:0-100(百分比)
关键词:占空比/亮度/百分比
# 参数转换表
| 参数类型 | 自然语言表达 | 转换规则 |
|---------|----------------------|-------------------|
| GPIO状态 | 开/高电平/启动 | 1 |
| {state} | 关/低电平/停止 | 0 |
| 占空比 | 数字+% (如"30%") | 直接取值 ,不能带%号 |
| {duty} | 分数 (如"三分之1") | 转换为百分比 |
| | 模糊描述 (如"最大") | 映射为100 |
# 输出模板
GPIO:<AT>AT+GPIO={pin},{state}</AT>
PWM:<AT>AT+PWM={pin},{duty}</AT>
# 规则
1. 占空比自动修正到0-100范围
2. 禁止同一引脚同时设置GPIO/PWM
3. GPIO状态只能是0或1
4. 当用户文本中包含‘占空比’三个字时,务必要使用PWM指令,不能使用GPIO指令
5. 必须使用<AT>和</AT>标签包裹指令
# 典型示例
用户:帮我点亮48号引脚的LED
你:<AT>AT+GPIO=48,1</AT>
用户:打开48
你:<AT>AT+GPIO=48,1</AT>
用户:给48设置高电平
你:<AT>AT+GPIO=48,1</AT>
用户:给48设置低电瓶
你:<AT>AT+GPIO=48,0</AT>
用户:给48设置占空比20
你:<AT>AT+PWM=48,20</AT>
用户:48设置占空比100
你:<AT>AT+PWM=48,100</AT>
用户:设置PWM5为40%
你:<AT>AT+PWM=5,40</AT>
用户:把3号PWM调到七成
你:<AT>AT+PWM=3,70</AT>
接下来你就需要举一反三了
"""
class AiChat:
def __init__(self, system_prompt: str):
self.history = [{
"role": "system",
"content": f"{system_prompt}"
}]
def _extract_at_commands(self, text: str) -> list:
pattern = r'<AT>(AT\+\w+=\d+(?:,\d+)?)</AT>'
return re.findall(pattern, text)
def chat(self, message: str, stream: bool = False) -> Generator[str, None, None]:
self.history.append({"role": "user", "content": message})
response = ollama.chat(
model="qwen2.5:1.5b", # deepseek-r1:1.5b qwen2.5:1.5b
messages=self.history,
stream=stream,
options={
"temperature": 0.1,
"max_tokens": 1200,
"top_p": 0.85
}
)
full_response = ""
if stream:
for chunk in response:
content = chunk["message"]["content"]
full_response += content
yield content
else:
full_response = response["message"]["content"]
yield full_response
self.history.append({"role": "assistant", "content": full_response})
def main():
r = sr.Recognizer()
GPIObot = AiChat(GPIO_prompt)
while True:
# 使用默认麦克风作为音频来源
with sr.Microphone() as source:
print("请说些什么吧...")
audio = r.listen(source, phrase_time_limit=10)
try:
# 使用Google Web Speech API进行识别
print("Google 语音识别认为你说的是:")
text = r.recognize_google(audio, language='zh-CN')
print(text)
except sr.UnknownValueError:
print("Google 语音识别无法理解音频")
continue
except sr.RequestError as e:
print(f"无法从Google 语音识别服务请求结果; {e}")
continue
all_chunks = []
for chunk in GPIObot.chat(text, stream=True):
print(chunk, end="", flush=True)
all_chunks.append(chunk)
full_response = ''.join(all_chunks)
commands = GPIObot._extract_at_commands(full_response)
for cmd in commands:
print(f"\n[找到] {cmd}")
if ser.is_open:
print("\n串口打开")
try:
ser.write((cmd + '\r\n').encode('utf-8')) # 将字符串转换为字节
except Exception as e:
print(f"串口写入失败: {e}")
print("猜测是Ai输出指令不匹配")
ser.close()
print("串口关闭")
# 询问用户是否继续
user_input = input("是否继续?(y/n): ").strip().lower()
if user_input != 'y':
break
if __name__ == "__main__":
main()

3 ESP32S3NANO端代码

#include <Arduino.h>
void parseATCommand(String command);
void setup()
{
Serial1.begin(115200, SERIAL_8N1, 8, 7); // 初始化串口通信,波特率为 115200
Serial.begin(115200, SERIAL_8N1, 38, 39); // 用于调试信息输出
}
void loop()
{
if (Serial1.available())
{
String cmd = Serial1.readStringUntil('\n');
if (cmd.endsWith("\r"))
cmd.trim();
parseATCommand(cmd);
}
delay(50);
}
/*
## 解析AT指令并执行操作
示例展示了使用了sscanf函数解析AT指令
也展示了使用了String对象的indexOf和substring等方法来解析AT指令。
*/
void parseATCommand(String command)
{
if (command.startsWith("AT+GPIO="))
{
int pin, state;
if (sscanf(command.c_str()+8, "%d,%d", &pin, &state))
{
// 确保引脚号和状态是有效的
if (pin >= 0 && (state == 0 || state == 1))
{
// 设置引脚模式为输出
pinMode(pin, OUTPUT);
// 根据状态设置引脚电平
digitalWrite(pin, state);
// 打印调试信息
Serial.print("设置引脚 ");
Serial.print(pin);
Serial.print(" 为 ");
Serial.println(state == 1 ? "高电平" : "低电平");
}
else
Serial.println("无效的引脚号或状态");
}
else
Serial.println("无法解析引脚号和状态");
}
else if (command.startsWith("AT+PWM="))
{
// 提取引脚号和占空比
int equalIndex = command.indexOf('=');
int commaIndex = command.indexOf(',');
if (equalIndex != -1 && commaIndex != -1)
{
String pinStr = command.substring(equalIndex + 1, commaIndex);
String dutyStr = command.substring(commaIndex + 1);
int pin = pinStr.toInt();
int duty = dutyStr.toInt();
// 确保引脚号和占空比是有效的
if (pin >= 0 && duty >= 0 && duty <= 100)
{
pinMode(pin, OUTPUT);
// 将占空比转换为 0 - 255 的范围
int analogValue = map(duty, 0, 100, 0, 255);
// 设置 PWM 占空比
analogWrite(pin, analogValue);
// 打印调试信息
Serial.print("设置引脚 ");
Serial.print(pin);
Serial.print(" 的 PWM 占空比为 ");
Serial.print(duty);
Serial.println("%");
}
else
Serial.println("无效的引脚号或占空比");
}
else
Serial.println("无法解析引脚号和占空比");
}
else
Serial.println("无效的 AT 指令");
}
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