Código de Pesquisa

Fabricante: MaTouch ESP32-S3 2.8" câmera Construa um assistente de voz com IA no ESP32-S3 (Azure + DeepSeek)

Fabricante: MaTouch ESP32-S3 2.8" câmera Construa um assistente de voz com IA no ESP32-S3 (Azure + DeepSeek)

Segure um botão, faça uma pergunta, e a placa responde em voz alta

Um assistente de voz completo em uma pequena placa. Segure o botão SPEAK e faça uma pergunta. A placa grava você com os dois microfones, envia o áudio para o Microsoft Azure para ser convertido em texto, envia esse texto para o DeepSeek para pensar, envia a resposta de volta para o Azure para ser convertida em fala, e a reproduz através do seu próprio alto-falante. Toda a conversa aparece na tela como balões de chat.

Assistente de voz com IA conversando executando na placa MaTouch AI ESP32-S3 Assistente de voz com IA conversando executando na placa MaTouch AI ESP32-S3

O que acontece desde o momento em que você pressiona o botão

Aqui está toda a jornada de uma pergunta, passo a passo. Vale a pena ler uma vez, porque tudo o que você vê na tela e no LED corresponde a uma dessas etapas.

  1. Você pressiona e SEGURA o botão SPEAK. É falar-ao-segurar, não tocar-para-falar: a gravação dura exatamente enquanto o seu dedo permanece pressionado, até seis segundos. O LED de status fica azul e o botão mostra LISTENING.

  2. Ambos os microfones gravam você. A placa amostra 16.000 vezes por segundo do par estéreo, calcula a média dos dois canais em um, aplica um pequeno ganho e armazena o resultado na PSRAM. Uma barra de progresso percorre o botão enquanto você fala. Dois segundos de fala equivalem a cerca de 64 KB.

  3. Você solta o botão. A gravação para. A placa escreve um cabeçalho WAV de 44 bytes no início do áudio - esse pequeno rótulo é tudo o que transforma amostras brutas em um arquivo que o Azure aceitará.

  4. O áudio vai para o Azure Speech-to-Text. Ele é enviado em pedaços de 4 KB por uma conexão segura e retorna como uma única linha de texto. Seus 64 KB de som se tornaram cerca de 25 bytes de escrita. O LED fica âmbar.

  5. Sua pergunta aparece na tela como um balão de chat azul, para que você veja exatamente o que foi ouvido - o que é útil, porque palavras mal compreendidas explicam a maioria das respostas estranhas.

  6. O texto vai para o DeepSeek. A placa envia sua pergunta mais uma instrução permanente para manter as respostas em duas frases curtas. O modelo pensa - genuinamente pensa, é um modelo de raciocínio - e retorna uma resposta.

  7. A resposta aparece na tela como um balão cinza. Você pode lê-la antes de ouvi-la.

  8. A resposta volta para o Azure para ser falada. A placa solicita áudio PCM bruto de 16 kHz, que é exatamente o formato que seu amplificador deseja, então não há decodificador MP3 em nenhum lugar deste projeto. O botão agora mostra GETTING VOICE e o LED permanece âmbar, porque nada ainda é audível.

  9. Todo o clipe é baixado para a PSRAM antes que uma única amostra seja reproduzida. Isso é importante - veja a nota abaixo.

  10. Reprodução. No momento em que o áudio é entregue ao alto-falante, o LED fica verde e o botão mostra SPEAKING. Você ouve a resposta.

Por que o áudio é baixado primeiro em vez de ser reproduzido à medida que chega. Transmitir diretamente da rede para o alto-falante soa como batidas. O buffer do alto-falante contém apenas cerca de um décimo de segundo, e qualquer pausa na transferência WiFi maior que isso o esvazia, produzindo uma batida audível. Baixar toda a resposta para a PSRAM primeiro custa aproximadamente um segundo extra de espera e remove todas as lacunas. É também por isso que o display mostra GETTING VOICE antes de mostrar SPEAKING - os dois são honestamente estágios diferentes.

Quanto tempo cada etapa leva

Medido em hardware real, para uma pergunta simples:

Etapa

Tempo típico

Gravação

enquanto você segura o botão

Fala-para-texto (Azure)

cerca de 1,8 segundos

Pensamento (DeepSeek)

cerca de 1,8 segundos para uma pergunta simples, muito mais para uma que exige raciocínio real

Busca da voz (Azure)

cerca de 7 segundos - a maior fatia individual

Total, da soltura ao primeiro som

aproximadamente 11 segundos

Cada troca imprime seus próprios tempos no monitor serial, para que você possa medir os seus em vez de confiar nestes. Se quiser mais rapidez, a mudança mais eficaz é pedir respostas mais curtas em SYSTEM_PROMPT - menos texto para falar significa menos áudio para sintetizar e baixar.

A placa em si nunca entende nada. Ela é uma mensageira com bons ouvidos e boa voz - a inteligência é alugada por segundo.

Por que esses três serviços

  • Azure lida com a fala de entrada e saída. Seu texto-para-fala pode retornar PCM bruto de 16 kHz, que é exatamente o que o chip do alto-falante deseja, então não há decodificador MP3 em nenhum lugar deste projeto. Seu fala-para-texto aceita um WAV simples em um POST simples.

  • DeepSeek é o cérebro da conversa. É rápido e custa uma fração de centavo por resposta.

  • OpenAI não é usado aqui - veja o projeto 05, onde ele faz o trabalho de visão.

Os nomes dos modelos DeepSeek mudaram. Os antigos nomes deepseek-chat e deepseek-reasoner foram aposentados em julho de 2026. A maioria dos tutoriais online ainda os usa e retornará um erro. Os nomes atuais são deepseek-v4-flash e deepseek-v4-pro. Este projeto usa v4-flash.

A armadilha do modelo de raciocínio

O DeepSeek v4-flash pensa antes de responder, e esse pensamento conta contra o seu limite de tokens. Se definir LLM_MAX_TOKENS muito baixo, todo o orçamento é gasto em raciocínio, a resposta volta vazia e o painel não diz nada. Está definido para 400 aqui por esse motivo. Perguntas difíceis também demoram mais — um fato simples responde em cerca de dois segundos, uma pergunta que precisa de cálculo real pode demorar muito mais.

Lendo a luz de status

Cor

Significado

Azul

ouvindo você

Âmbar

a nuvem está pensando, ou a voz está sendo buscada

Verde

falando — fica verde no exato momento em que o som começa

Vermelho

algo falhou — verifique o monitor serial

Controles na tela

O chat rola como uma conversa de telefone, com as mensagens mais antigas subindo e saindo. CLEAR apaga tudo. Um medidor de sinal WiFi com a leitura real em dBm fica no canto, o que é útil quando você está se perguntando se uma resposta lenta é da rede ou do serviço.

Sobre a placa MaTouch AI ESP32-S3 2.8"

Cada projeto nesta página roda na MaTouch AI ESP32-S3 2.8" TFT ST7789V da Makerfabs. É uma placa tudo-em-um: uma tela de toque colorida, uma câmera de 3 megapixels, dois microfones e um amplificador de alto-falante real, tudo controlado por um ESP32-S3 com 8 MB de PSRAM. Essa combinação é o que torna esses projetos de IA possíveis em uma única placa sem mais nada conectado.

Os 8 MB de PSRAM importam mais do que qualquer outro número aqui. É o que permite que a placa mantenha um quadro de câmera, alguns segundos de áudio gravado ou uma foto codificada em base64 na memória ao mesmo tempo — nada disso cabe na RAM normal do ESP32.

Documentação do fabricante: página wiki da Makerfabs.

Especificações principais

  • Processador: ESP32-S3, dual core 240 MHz, WiFi 2.4 GHz + Bluetooth 5.0

  • Memória: 16 MB flash, 8 MB PSRAM (exigido por quase todos os projetos aqui)

  • Display: IPS de 2.8", 320×240, driver ST7789V, SPI

  • Toque: GT911 capacitivo, rastreia 5 dedos ao mesmo tempo

  • Câmera: OV3660, 3 megapixels, até 2048×1536

  • Microfones: dois mics digitais I2S INMP441 (um verdadeiro par estéreo)

  • Alto-falante: amplificador classe-D MAX98357A, 3.2 W em 4 Ω

  • Armazenamento: slot para cartão microSD (modo SPI)

  • Alimentação: USB-C, conector de bateria JST, carregador TP4056, interruptor de energia

  • Também na placa: LED RGB WS2812B, relógio de tempo real com bateria PCF8563T e um medidor de bateria MAX17048 que não está listado nas especificações oficiais

As duas portas USB-C não são iguais. O alto-falante da placa compartilha seus pinos de sinal (IO19 e IO20) com a porta USB nativa, porque esses pinos são as linhas de dados USB fixas do ESP32-S3. Sempre carregue e envie código pela porta USB-C CH340K (a que fica ao lado do botão RESET) e defina USB CDC On Boot como Disabled. Use a porta errada e o áudio se comportará mal ou os envios falharão.

Configurações da IDE Arduino

Essas configurações importam. A maioria dos problemas que as pessoas relatam com esta placa é uma delas estar errada, e elas são redefinidas quando você muda a versão do core, então verifique-as novamente após qualquer alteração.

Configuração

Valor

Placa

ESP32S3 Dev Module

Versão do core ESP32

2.0.17

PSRAM

OPI PSRAM

Tamanho do Flash

16MB (128Mb)

Esquema de Partições

16M Flash (3MB APP/9.9MB FATFS)

USB CDC On Boot

Disabled

Velocidade de Envio

921600

Apagar Todo o Flash Antes de Enviar

Disabled

Porta

a porta USB-C CH340K

Use o core ESP32 2.0.17, não o 3.x. A Espressif removeu os modelos de detecção facial no dispositivo no core 3, então os projetos de rosto não compilarão lá. Fixar o 2.0.17 mantém todos os projetos desta página funcionando com uma única configuração. No Gerenciador de Placas, o menu suspenso de versão permite alternar de um lado para o outro sempre que quiser.

Use a GFX Library for Arduino versão 1.5.6, não a 1.6.x. Os lançamentos 1.6 são feitos para o core ESP32 3 e podem travar na inicialização no core 2.0.17. Se a sua tela ficar preta após o envio, esta é a primeira coisa a verificar.

Bibliotecas necessárias

Instale-as através de Ferramentas → Gerenciar Bibliotecas na IDE Arduino. Os números de versão importam — use os listados, por favor.

Biblioteca

Versão

Autor

GFX Library for Arduino

1.5.6

moononournation

bb_captouch

1.3.1

Larry Bank

ArduinoJson

7.x

Benoit Blanchon

Adafruit NeoPixel

qualquer recente

Adafruit

Configurando o secrets.h

Os detalhes do seu WiFi e quaisquer chaves de API vão em secrets.h, que está incluído no download com valores de exemplo. Abra essa aba no Arduino IDE e substitua-os pelos seus.

O WiFi deve ser de 2,4 GHz. O ESP32-S3 não consegue ver uma rede de 5 GHz de forma alguma. Se o seu roteador combina ambas as bandas sob um único nome (a Asus chama isso de Smart Connect), desative esse recurso ou dê um nome separado para a banda de 2,4 GHz e use-o em secrets.h.

Obtendo suas chaves de API

Este projeto fala com um serviço de IA na nuvem, então você precisa da sua própria chave. Se você nunca fez isso antes, não se preocupe - é a mesma ideia de uma senha que identifica sua conta para o serviço. Leva alguns minutos, apenas uma vez.

Uma chave não é uma assinatura de um site. Pagar pelo ChatGPT Plus, por exemplo, não lhe dá uma chave de API - os dois são produtos separados com cobranças separadas. Você precisa de uma conta na plataforma de desenvolvedores, descrita abaixo.

Microsoft Azure Speech - para ouvir e falar

O Azure transforma sua fala em texto e transforma a resposta de volta em voz. O nível gratuito é generoso o suficiente para tudo nesta página.

  1. Vá para portal.azure.com e entre com uma conta Microsoft (uma gratuita é suficiente).

  2. Se você nunca usou o Azure antes, verá uma tela Bem-vindo ao Azure oferecendo três opções. Escolha Começar com uma avaliação gratuita do Azure - você precisa de uma assinatura antes que o Azure permita criar qualquer coisa. (Estudantes devem escolher Azure para Estudantes em vez disso: mesmo resultado, sem necessidade de cartão.) Ignore Gerenciar o Microsoft Entra ID, que é algo completamente diferente.

  3. Clique em Criar um recurso, pesquise por Fala e escolha Serviço de Fala publicado pela Microsoft.

  4. Preencha o formulário: qualquer grupo de recursos, qualquer nome, e escolha uma Região perto de você - anote essa região exatamente como aparece, por exemplo eastus.

  5. Para Nível de preços, escolha F0 (Grátis). Isso permite cerca de cinco horas de fala para texto e meio milhão de caracteres de texto para fala por mês.

  6. Clique em Revisar + criar e depois em Criar. Aguarde cerca de um minuto e clique em Ir para o recurso.

  7. No menu à esquerda, abra Chaves e endpoint. Copie a CHAVE 1 e a Localização/Região.

Coloque-os em secrets.h como AZURE_SPEECH_KEY e AZURE_REGION. Para AZURE_STT_HOST, use <região>.stt.speech.microsoft.com - então, com a região eastus, isso é eastus.stt.speech.microsoft.com.

Sobre o cartão de crédito. A avaliação gratuita do Azure pede um cartão para verificar sua identidade. Ele não cobra nada. Você recebe $200 de crédito por 30 dias, e depois disso a conta muda para Pagamento Conforme o Uso - mas o nível F0 de Fala permanece gratuito, mês após mês, e tudo nestes projetos cabe confortavelmente nele. Se você preferir não fornecer um cartão e for estudante, a opção Azure para Estudantes dá crédito sem precisar de um.

Deve ser um recurso "Serviço de Fala". Uma chave de um recurso de Tradutor, Idioma ou Serviços Cognitivos gerais parece idêntica e é perfeitamente válida - mas toda solicitação de fala retorna erro 401. Isso nos pegou durante os testes e custou uma hora. Se a fala falhar com 401 enquanto a chave parece correta, verifique qual tipo de recurso você criou.

DeepSeek - a parte de raciocínio

O DeepSeek é o modelo de linguagem que realmente responde à sua pergunta. É barato - alguns dólares de crédito cobrem milhares de respostas.

  1. Vá para platform.deepseek.com e crie uma conta.

  2. Abra Chaves de API no menu e clique em Criar nova chave de API.

  3. Copie-a imediatamente. Ela é mostrada uma única vez e nunca mais - se você a perder, exclua essa chave e crie outra.

  4. Adicione uma pequena quantia de crédito em Recarregar. Não há nível gratuito, mas a menor recarga dura muito tempo com esse uso.

Coloque a chave em secrets.h como DEEPSEEK_KEY. Ela começa com sk-.

Os nomes dos modelos mudaram em julho de 2026. Os antigos deepseek-chat e deepseek-reasoner foram aposentados, então a maioria dos tutoriais que você encontrar online falhará com erro 400. Use deepseek-v4-flash, que é o que estes projetos já configuram.

Quanto custa para executar

Muito pouco, mas não é gratuito, e você deve saber aproximadamente o que está gastando antes de deixar um projeto em execução.

Serviço

Custo aproximado

Azure Speech

o nível gratuito cobre cerca de 5 horas de escuta e 0,5 M de caracteres de fala por mês

DeepSeek

uma fração de centavo por resposta - milhares de respostas por alguns dólares

OpenAI vision

aproximadamente um ou dois centavos por imagem, dependendo do modelo

Os preços mudam, então trate-os como um guia em vez de uma cotação. Cada um desses serviços tem uma página de uso onde você pode acompanhar o que gastou, e todos permitem definir um limite de gastos - o que vale a pena fazer desde o primeiro dia.

Mantenha suas chaves privadas. Qualquer pessoa que as tenha pode gastar seu dinheiro. Não as coloque em um vídeo, uma captura de tela, uma postagem em fórum ou um repositório de código público. Se uma chave for exposta, exclua-a no site do provedor e crie uma nova - leva segundos, e é a única correção real.

Solução de problemas

Sintoma

Causa e correção

A tela permanece preta

Versão incorreta da biblioteca GFX (use 1.5.6) ou configurações de placa incorretas.

Falha na alocação de PSRAM ou erro de câmera 0xffffffff

Ferramentas → PSRAM não está definido como OPI PSRAM.

Nada é carregado / sem porta COM

Porta USB-C incorreta, ou o driver CH340 não está instalado.

A câmera falha e nunca se recupera

A linha de reset da câmera está ligada ao botão RESET da placa, então o software não pode reiniciá-la. Pressione RESET. Se ainda falhar, reconecte o cabo flat da câmera.

Baixe o código

O esboço completo do Arduino para este projeto, juntamente com pins.h e tudo o mais que ele precisa, está disponível para download gratuito.

Baixar 04_Voice_Assistant

Descompacte-o, abra o arquivo .ino na IDE do Arduino, verifique as configurações acima e carregue pela porta USB-C CH340K.

884-Arduin code for MaTouch AI ESP32S3 2.8in AI Camera: AI voice assistant
Idioma: C++
/*
 * ===========================================================================
 *  04_Voice_Assistant  —  MaTouch AI ESP32-S3 2.8" TFT ST7789V
 * ===========================================================================
 *
 ----------
 *  ROBOJAX.COM  -  MaTouch AI ESP32-S3 2.8" project series
 *
 *    WATCH THE VIDEO
 *        https://youtu.be/6AL3g3tC_Hk
 *
 *    WRITTEN TUTORIALS - every project, with photos and full explanation
 *        Camera and touchscreen.... https://robojax.com/RTJ849
 *        Offline face recognition.. https://robojax.com/RTJ850
 *        AI voice assistant........ https://robojax.com/RTJ851
 *        AI vision................. https://robojax.com/RTJ852
 *
 *    GET THE BOARD - SAVE $5 with coupon code:  Robojax_Makerfab
 *        https://www.makerfabs.com/matouch-ai-esp32s3-2-8-tft-st7789v.html
 *        (enter the code at checkout)
 *
 *  All of this code is free. If it helped you, a subscribe on YouTube is
 *  the best way to support more of it.
 *  
 *  ---------------------------------------------------------------------------
 *
 *  A complete voice assistant on a $40 board:
 *
 *      hold SPEAK  ->  both INMP441 microphones record you
 *                  ->  Azure Speech turns the audio into text
 *                  ->  DeepSeek v4-flash thinks of an answer
 *                  ->  Azure Speech turns the answer into audio
 *                  ->  the MAX98357 speaker says it out loud
 *
 *  and the whole conversation is drawn as chat bubbles on the touchscreen.
 *
 *  WHY THIS COMBINATION OF SERVICES (each is used where it is best):
 *   - Azure STT accepts a plain WAV in a plain POST with one header. OpenAI's
 *     transcription endpoint wants multipart/form-data - miserable on an MCU.
 *   - Azure TTS can return RAW 16 kHz PCM ("riff-16khz-16bit-mono-pcm"),
 *     which streams straight into the I2S speaker with NO MP3 decoder at all.
 *   - DeepSeek v4-flash is fast and nearly free per reply. NOTE: the old
 *     model names deepseek-chat / deepseek-reasoner were RETIRED in July 2026.
 *     Most tutorials online still use them and are broken. See secrets.h.
 *
 *  A detail the vendor examples get wrong: this board has TWO microphones on
 *  one I2S bus (left + right), but every Makerfabs demo records left-only and
 *  throws one away. This sketch records both and averages them.
 *
 *  ---------------------------------------------------------------------------
 *  *** WHICH USB PORT - THIS MATTERS ***
 *  The speaker shares IO19/IO20 with the NATIVE USB port. Upload and power
 *  through the CH340K UART USB-C port, and set USB CDC On Boot = Disabled.
 *  If you use the wrong port the audio will be garbage or uploads will fail.
 *  ---------------------------------------------------------------------------
 *
 *  FILL IN secrets.h BEFORE FLASHING (WiFi + all three API keys).
 *
 *  BOARD SETTINGS (Tools menu - EVERY line matters, wrong = black screen
 *  or compile errors. These reset when you switch cores - recheck them!)
 *
 *      Board            : ESP32S3 Dev Module
 *      ESP32 core       : 2.0.17
 *      PSRAM            : OPI PSRAM        <-- required, audio buffer lives there
 *      Flash Size       : 16MB (128Mb)
 *      Partition Scheme : 16M Flash (3MB APP/9.9MB FATFS)
 *      USB CDC On Boot  : Disabled         <-- required, see USB note above
 *      Upload Speed     : 921600
 *      Port             : the CH340K USB-C port (the one near RESET)
 *
 *  LIBRARIES
 *      GFX Library for Arduino   v1.5.6   (NOT 1.6.x - that pairs with core 3)
 *      bb_captouch               v1.3.1
 *      ArduinoJson               v7.x
 *      Adafruit NeoPixel         any recent
 *
 *  ---------------------------------------------------------------------------
 *  FUNCTIONS IN THIS SKETCH
 *      led(r,g,b) + LED_* macros   RGB status colours (blue/amber/green/red)
 *      getTouch(&x,&y)      read the touch panel, mapped to screen coordinates
 *      speakButtonHeld()    true while a finger is on the SPEAK button
 *      bubbleLines(t)       how many lines a message wraps to
 *      drawOneBubble(m,y)   draw a single chat bubble
 *      redrawChat()         rebuild the chat area from history, newest at bottom
 *      clearChat()          wipe the chat history (CLEAR button)
 *      chatBubble(t,user)   add a message to history and redraw
 *      drawWifi()           WiFi signal bars + dBm readout
 *      drawBar(label,col)   bottom bar: SPEAK button + CLEAR + WiFi meter
 *      micInit()            I2S input - BOTH INMP441 mics, stereo
 *      spkInit()            I2S output - MAX98357 speaker
 *      recordWhileHeld()    record while SPEAK held, downmix stereo->mono
 *      writeWavHeader(...)  prepend the 44-byte RIFF/WAVE header
 *      dumpWavToSD(...)     save the exact upload to SD (/stt_debug.wav)
 *      readHttpResponse()   read an HTTPS reply, de-chunking it properly
 *      azureSTT(...)        chunked upload of the WAV -> recognised text
 *      deepseekChat(...)    question -> deepseek-v4-flash -> answer text
 *      azureTTSSpeak(text)  answer -> Azure voice -> PSRAM -> speaker
 *      setup() / loop()     boot + WiFi / one conversation turn per press
 *
 *  Robojax.com
 * ===========================================================================
 */

#include <Arduino_GFX_Library.h>
#include <bb_captouch.h>
#include <Adafruit_NeoPixel.h>
#include <ArduinoJson.h>
#include <WiFi.h>
#include <WiFiClientSecure.h>
#include <HTTPClient.h>
#include <SPI.h>
#include <SD.h>
#include "driver/i2s.h"
#include "pins.h"
#include "secrets.h"

/* --- audio geometry ------------------------------------------------------- */
#define SAMPLE_RATE     16000
#define RECORD_MAX_S    6                       // hard cap on one question
#define WAV_HEADER_LEN  44
#define REC_BUF_BYTES   (SAMPLE_RATE * RECORD_MAX_S * 2)   // 16-bit mono

/* Software gain applied to the recording. The INMP441 capture is quiet at
 * 16-bit depth; if the serial monitor reports "mic peak" under ~10% while you
 * speak normally, raise this (6 -> 10 -> 16). If it reports clipping (100%),
 * lower it. */
#define MIC_GAIN        6

/* 1 = read BOTH microphones (stereo bus) and average them - better SNR.
 * 0 = vendor-style single left mic. Use 0 as a fallback if recordings come
 *     back silent or garbled in stereo mode. */
#define USE_BOTH_MICS   1

/* Status LED brightness, 0-255. The WS2812 runs from the power rail and is
 * uncomfortably bright at full power - 25 is plenty visible on camera. */
#define LED_BRIGHTNESS  25

/* HWSPI (not ESP32SPI): the debug WAV dump writes to the SD card, which
 * shares these pins - both must go through the same SPI driver. */
Arduino_HWSPI *bus = new Arduino_HWSPI(
    TFT_DC, TFT_CS, TFT_SCLK, TFT_MOSI, TFT_MISO, &SPI, true);
Arduino_GFX *gfx = new Arduino_ST7789(bus, TFT_RES, 1, true);

BBCapTouch bbct;
Adafruit_NeoPixel rgb(RGB_LED_NUM, RGB_LED_PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

/* --- big buffers live in PSRAM, allocated once at boot -------------------- */
uint8_t *wav_buf = nullptr;      // WAV_HEADER_LEN + up to REC_BUF_BYTES

/* --- state ---------------------------------------------------------------- */
enum State { ST_IDLE, ST_RECORDING, ST_STT, ST_LLM, ST_TTS, ST_ERROR };
State state = ST_IDLE;

/* --- diagnostics: shown ON SCREEN so the serial monitor is optional -------- */
bool  ok_sd = false;
float g_mic_peak_pct = 0;          // last recording's raw peak, % of full scale
char  g_stt_err[64] = "";          // last STT failure cause, verbatim
char  g_llm_err[64] = "";          // last DeepSeek failure cause, verbatim

/* --- layout --------------------------------------------------------------- */
#define CHAT_H     200              // chat area: y 0..199
#define BAR_Y      202              // button bar below it
#define BTN_SPEAK_X   4
#define BTN_SPEAK_W 160
#define BTN_CLEAR_X 170
#define BTN_CLEAR_W  58
#define WIFI_X      236             // signal indicator, right end of the bar
#define BTN_H        36

/* --- chat history: last 8 messages, redrawn newest-at-bottom like a phone.
 * This is what prevents new text printing over old - the whole area is
 * rebuilt from history on every message, older lines scroll up and out. */
#define CHAT_HISTORY 8
struct ChatMsg { char text[160]; bool from_user; };
ChatMsg chat_hist[CHAT_HISTORY];
int     chat_count = 0;

/* --- LED status colours: visible from across the room --------------------- */
void led(uint8_t r, uint8_t g, uint8_t b) {
  rgb.setPixelColor(0, rgb.Color(r, g, b));
  rgb.show();
}
#define LED_IDLE()    led(0, 0, 0)
#define LED_LISTEN()  led(0, 60, 255)     // blue   - recording
#define LED_THINK()   led(255, 120, 0)    // amber  - waiting on the cloud
#define LED_SPEAK()   led(0, 255, 40)     // green  - talking
#define LED_ERROR()   led(255, 0, 0)      // red


/* ===========================================================================
 *  Touch
 * =========================================================================== */
bool getTouch(uint16_t *x, uint16_t *y) {
  TOUCHINFO ti;
  if (!bbct.getSamples(&ti)) return false;
  if (ti.count < 1) return false;
  *x = ti.y[0];
  *y = (ti.x[0] > 240) ? 0 : (240 - ti.x[0]);
  return true;
}

bool speakButtonHeld() {
  uint16_t x, y;
  if (!getTouch(&x, &y)) return false;
  return (x >= BTN_SPEAK_X && x < BTN_SPEAK_X + BTN_SPEAK_W && y >= BAR_Y);
}


/* ===========================================================================
 *  Chat UI  —  word-wrapped bubbles, user right/blue, assistant left/grey
 * =========================================================================== */
#define CHAT_CHARS 42                          // chars per line at textsize 1

static int bubbleLines(const char *t) {
  int l = ((int)strlen(t) + CHAT_CHARS - 1) / CHAT_CHARS;
  return l < 1 ? 1 : l;
}

void drawOneBubble(const ChatMsg &m, int y) {
  int len = strlen(m.text);
  int lines = bubbleLines(m.text);
  int h = lines * 10 + 8;
  uint16_t bg = m.from_user ? gfx->color565(0, 70, 140) : gfx->color565(50, 50, 55);
  int w = (len > CHAT_CHARS ? CHAT_CHARS : len) * 6 + 10;
  if (w < 30) w = 30;
  int x = m.from_user ? (316 - w) : 4;

  gfx->fillRoundRect(x, y, w, h, 5, bg);
  gfx->setTextSize(1);
  gfx->setTextColor(WHITE);
  for (int i = 0; i < lines; i++) {
    char line[CHAT_CHARS + 1] = {0};
    strncpy(line, m.text + i * CHAT_CHARS, CHAT_CHARS);
    gfx->setCursor(x + 5, y + 5 + i * 10);
    gfx->print(line);
  }
}

/* Rebuild the whole chat area from history: newest message anchored at the
 * bottom, older ones stacked upward until the area is full. */
void redrawChat() {
  gfx->fillRect(0, 0, 320, CHAT_H, BLACK);
  int shown = min(chat_count, CHAT_HISTORY);
  int y = CHAT_H - 2;
  for (int i = 0; i < shown; i++) {
    ChatMsg &m = chat_hist[(chat_count - 1 - i) % CHAT_HISTORY];
    int h = bubbleLines(m.text) * 10 + 8;
    y -= h;
    if (y < 0) break;                          // area full - older ones drop off
    drawOneBubble(m, y);
    y -= 4;
  }
}

void clearChat() {
  chat_count = 0;
  redrawChat();
}

void chatBubble(const char *text, bool from_user) {
  ChatMsg &m = chat_hist[chat_count % CHAT_HISTORY];
  strncpy(m.text, text, sizeof(m.text) - 1);
  m.text[sizeof(m.text) - 1] = 0;
  m.from_user = from_user;
  chat_count++;
  redrawChat();
}

/* WiFi bars + dBm, right end of the button bar. Refreshed from the loop. */
void drawWifi() {
  gfx->fillRect(WIFI_X, BAR_Y, 320 - WIFI_X, BTN_H, BLACK);
  bool up = (WiFi.status() == WL_CONNECTED);
  long rssi = up ? WiFi.RSSI() : -100;
  // -55 dBm or better = full bars; each 10 dB drops one
  int bars = rssi > -55 ? 4 : rssi > -65 ? 3 : rssi > -75 ? 2 : rssi > -85 ? 1 : 0;

  for (int b = 0; b < 4; b++) {
    int bh = 6 + b * 6;                       // heights 6,12,18,24
    uint16_t col = (b < bars) ? GREEN : gfx->color565(60, 60, 60);
    gfx->fillRect(WIFI_X + 2 + b * 8, BAR_Y + 28 - bh, 6, bh, col);
  }
  gfx->setTextSize(1);
  gfx->setCursor(WIFI_X + 38, BAR_Y + 6);
  if (up) {
    gfx->setTextColor(CYAN);
    gfx->printf("%lddBm", rssi);
  } else {
    gfx->setTextColor(RED);
    gfx->print("DOWN");
  }
  gfx->setCursor(WIFI_X + 38, BAR_Y + 18);
  gfx->setTextColor(gfx->color565(120, 120, 120));
  gfx->print("WiFi");
}

void drawBar(const char *label, uint16_t colour) {
  gfx->fillRect(0, BAR_Y, 320, 240 - BAR_Y, BLACK);
  gfx->fillRoundRect(BTN_SPEAK_X, BAR_Y, BTN_SPEAK_W, BTN_H, 6, colour);
  gfx->drawRoundRect(BTN_SPEAK_X, BAR_Y, BTN_SPEAK_W, BTN_H, 6, WHITE);
  gfx->setTextSize(2);
  gfx->setTextColor(WHITE);
  gfx->setCursor(BTN_SPEAK_X + 10, BAR_Y + 10);
  gfx->print(label);

  // CLEAR wipes the chat history
  gfx->fillRoundRect(BTN_CLEAR_X, BAR_Y, BTN_CLEAR_W, BTN_H, 6, gfx->color565(110, 35, 35));
  gfx->drawRoundRect(BTN_CLEAR_X, BAR_Y, BTN_CLEAR_W, BTN_H, 6, WHITE);
  gfx->setTextSize(1);
  gfx->setTextColor(WHITE);
  gfx->setCursor(BTN_CLEAR_X + 14, BAR_Y + 15);
  gfx->print("CLEAR");

  drawWifi();
}


/* ===========================================================================
 *  I2S  —  microphones on port 0, speaker on port 1. Separate hardware
 *  ports, so recording and playback can never fight over a bus.
 * =========================================================================== */
void micInit() {
  i2s_config_t cfg = {
    .mode = (i2s_mode_t)(I2S_MODE_MASTER | I2S_MODE_RX),
    .sample_rate = SAMPLE_RATE,
    .bits_per_sample = I2S_BITS_PER_SAMPLE_16BIT,
    /* BOTH channels - this is the two-microphone fix. The vendor examples
     * use ONLY_LEFT here and waste the second microphone. USE_BOTH_MICS 0
     * falls back to the vendor-proven single-mic configuration. */
#if USE_BOTH_MICS
    .channel_format = I2S_CHANNEL_FMT_RIGHT_LEFT,
#else
    .channel_format = I2S_CHANNEL_FMT_ONLY_LEFT,
#endif
    .communication_format = I2S_COMM_FORMAT_STAND_I2S,
    .intr_alloc_flags = ESP_INTR_FLAG_LEVEL1,
    .dma_buf_count = 8,
    .dma_buf_len = 256,
    .use_apll = false,
    .tx_desc_auto_clear = false,
    .fixed_mclk = 0
  };
  i2s_pin_config_t pins = {
    .mck_io_num = I2S_PIN_NO_CHANGE,
    .bck_io_num = I2S_MIC_SCK,
    .ws_io_num = I2S_MIC_WS,
    .data_out_num = I2S_PIN_NO_CHANGE,
    .data_in_num = I2S_MIC_SD
  };
  i2s_driver_install(I2S_MIC_PORT, &cfg, 0, NULL);
  i2s_set_pin(I2S_MIC_PORT, &pins);
}

void spkInit() {
  i2s_config_t cfg = {
    .mode = (i2s_mode_t)(I2S_MODE_MASTER | I2S_MODE_TX),
    .sample_rate = SAMPLE_RATE,
    .bits_per_sample = I2S_BITS_PER_SAMPLE_16BIT,
    .channel_format = I2S_CHANNEL_FMT_ONLY_LEFT,   // mono - the amp downmixes anyway
    .communication_format = I2S_COMM_FORMAT_STAND_I2S,
    .intr_alloc_flags = ESP_INTR_FLAG_LEVEL1,
    .dma_buf_count = 8,
    .dma_buf_len = 256,
    .use_apll = false,
    .tx_desc_auto_clear = true,
    .fixed_mclk = 0
  };
  i2s_pin_config_t pins = {
    .mck_io_num = I2S_PIN_NO_CHANGE,
    .bck_io_num = I2S_SPK_BCLK,
    .ws_io_num = I2S_SPK_LRC,
    .data_out_num = I2S_SPK_DOUT,
    .data_in_num = I2S_PIN_NO_CHANGE
  };
  i2s_driver_install(I2S_SPK_PORT, &cfg, 0, NULL);
  i2s_set_pin(I2S_SPK_PORT, &pins);
  i2s_zero_dma_buffer(I2S_SPK_PORT);
}


/* ===========================================================================
 *  Recording  —  runs while the SPEAK button is held (up to RECORD_MAX_S).
 *  Reads stereo pairs, averages L+R into one mono stream, applies a little
 *  software gain, and fills wav_buf after the 44-byte header slot.
 *  Returns the number of audio bytes recorded.
 * =========================================================================== */
size_t recordWhileHeld() {
  int16_t *mono = (int16_t *)(wav_buf + WAV_HEADER_LEN);
  size_t   mono_samples = 0;
  const size_t max_samples = SAMPLE_RATE * RECORD_MAX_S;

  int16_t chunk[512];
  uint32_t last_touch_ok = millis();
  int32_t  peak = 0;                        // loudest raw sample - mic health check

  i2s_zero_dma_buffer(I2S_MIC_PORT);

  while (mono_samples < max_samples) {
    size_t got = 0;
    i2s_read(I2S_MIC_PORT, chunk, sizeof(chunk), &got, 80 / portTICK_PERIOD_MS);

#if USE_BOTH_MICS
    size_t n = got / 4;                     // 4 bytes = one L+R pair
    for (size_t i = 0; i < n && mono_samples < max_samples; i++) {
      int32_t raw = ((int32_t)chunk[i * 2] + (int32_t)chunk[i * 2 + 1]) / 2;
#else
    size_t n = got / 2;                     // 2 bytes = one mono sample
    for (size_t i = 0; i < n && mono_samples < max_samples; i++) {
      int32_t raw = chunk[i];
#endif
      if (abs(raw) > peak) peak = abs(raw);
      int32_t mixed = raw * MIC_GAIN;
      if (mixed >  32767) mixed =  32767;
      if (mixed < -32768) mixed = -32768;
      mono[mono_samples++] = (int16_t)mixed;
    }

    /* The GT911 is polled between I2S reads. A 250 ms grace period stops a
     * momentary missed touch sample from cutting the recording short. */
    if (speakButtonHeld()) last_touch_ok = millis();
    else if (millis() - last_touch_ok > 250) break;

    // live progress on the button
    static uint32_t last_draw = 0;
    if (millis() - last_draw > 200) {
      last_draw = millis();
      gfx->fillRect(BTN_SPEAK_X + 2, BAR_Y + BTN_H - 6,
                    (int)((BTN_SPEAK_W - 4) * mono_samples / max_samples), 4, WHITE);
    }
  }

  /* Mic health line: peak as % of full scale BEFORE gain.
   *   0%       = the mic is not being read at all (config/pin problem)
   *   under 3% = too quiet - speak closer or raise MIC_GAIN
   *   3-40%    = healthy speech level
   */
  g_mic_peak_pct = peak * 100.0 / 32768.0;
  Serial.printf("mic peak: %.1f%% of full scale (gain x%d applied%s)\n",
                g_mic_peak_pct, MIC_GAIN,
                peak == 0 ? " - MIC IS SILENT, check USE_BOTH_MICS" : "");

  return mono_samples * 2;
}

/* Dump the exact WAV we are about to POST onto the SD card, so it can be
 * played on a PC - you hear exactly what Azure hears. Overwritten each time. */
void dumpWavToSD(size_t audio_bytes) {
  if (!ok_sd) return;
  SD.remove("/stt_debug.wav");
  File f = SD.open("/stt_debug.wav", FILE_WRITE);
  if (!f) return;
  f.write(wav_buf, WAV_HEADER_LEN + audio_bytes);
  f.close();
  Serial.println("debug copy saved to SD as /stt_debug.wav");
}

/* Standard 44-byte RIFF/WAVE header for 16 kHz 16-bit mono PCM. */
void writeWavHeader(uint8_t *h, uint32_t data_bytes) {
  uint32_t file_len = data_bytes + 36;
  uint32_t byte_rate = SAMPLE_RATE * 2;
  memcpy(h, "RIFF", 4);           memcpy(h + 4, &file_len, 4);
  memcpy(h + 8, "WAVEfmt ", 8);
  uint32_t fmt_len = 16;          memcpy(h + 16, &fmt_len, 4);
  uint16_t fmt = 1, ch = 1;       memcpy(h + 20, &fmt, 2);   memcpy(h + 22, &ch, 2);
  uint32_t rate = SAMPLE_RATE;    memcpy(h + 24, &rate, 4);  memcpy(h + 28, &byte_rate, 4);
  uint16_t align = 2, bits = 16;  memcpy(h + 32, &align, 2); memcpy(h + 34, &bits, 2);
  memcpy(h + 36, "data", 4);      memcpy(h + 40, &data_bytes, 4);
}


/* ===========================================================================
 *  HTTP response reader  —  shared by all three cloud calls.
 *  Returns the status code and fills body_out. Handles chunked transfer
 *  encoding PROPERLY: the chunk-size markers must be stripped, or they end
 *  up embedded inside the JSON body and the parse fails on long replies.
 * =========================================================================== */
/* Block until the connection has data (or the budget runs out). Returns false
 * on timeout / closed-and-empty. Every read below goes through this, because
 * a reasoning model can think for many seconds between the response headers
 * and the first byte of the body - and a bare read() would just time out. */
static bool waitData(WiFiClientSecure &c, uint32_t ms) {
  uint32_t t0 = millis();
  while (!c.available()) {
    if (!c.connected()) return false;
    if (millis() - t0 > ms) return false;
    delay(10);
  }
  return true;
}

static int readHttpResponse(WiFiClientSecure &client, String &body_out, uint32_t idle_ms) {
  body_out = "";

  if (!waitData(client, idle_ms)) { Serial.println("HTTP: no response at all"); return 0; }
  String status_line = client.readStringUntil('\n');
  int code = 0;
  sscanf(status_line.c_str(), "HTTP/%*s %d", &code);

  bool chunked = false;
  while (waitData(client, idle_ms)) {
    String h = client.readStringUntil('\n');
    if (h == "\r" || h.length() <= 1) break;         // blank line = end of headers
    h.toLowerCase();
    if (h.startsWith("transfer-encoding:") && h.indexOf("chunked") >= 0) chunked = true;
  }

  if (chunked) {
    int blanks = 0;
    while (true) {
      /* The chunk-size line may not arrive for a long time while the model
       * reasons. Waiting here - instead of letting read() time out - is the
       * whole fix: a timed-out read looks exactly like "0" (final chunk),
       * which silently truncated the body to nothing. */
      if (!waitData(client, idle_ms)) {
        Serial.println("HTTP: timed out waiting for the next chunk");
        break;
      }
      String szline = client.readStringUntil('\n');
      szline.trim();
      if (szline.length() == 0) {                    // stray blank line
        if (++blanks > 4) break;
        continue;
      }
      blanks = 0;

      long sz = strtol(szline.c_str(), NULL, 16);
      if (sz <= 0) break;                            // genuine final chunk

      long got = 0;
      while (got < sz) {
        if (!waitData(client, idle_ms)) break;
        while (client.available() && got < sz) { body_out += (char)client.read(); got++; }
      }
      if (waitData(client, 3000)) client.readStringUntil('\n');   // CRLF after chunk
      if (got < sz) { Serial.println("HTTP: short chunk"); break; }
    }
  } else {
    while (waitData(client, idle_ms))
      while (client.available()) body_out += (char)client.read();
  }
  return code;
}


/* ===========================================================================
 *  CLOUD CALL 1  —  Azure speech-to-text
 *  One POST, one header, plain WAV body. This is why Azure does the ears.
 * =========================================================================== */
bool azureSTT(size_t audio_bytes, String &text_out) {
  /* HTTPClient's one-shot POST fails on bodies this large (it attempts one
   * giant TLS write and dies with error -3 SEND_PAYLOAD_FAILED). So this
   * function speaks HTTP directly and streams the WAV up in 4 KB chunks -
   * reliable, and if it ever stalls we know the exact byte it stopped at. */
  WiFiClientSecure client;
  client.setInsecure();                    // no cert bundle on-device; see notes
  client.setTimeout(15);                   // seconds, for reads

  writeWavHeader(wav_buf, audio_bytes);
  dumpWavToSD(audio_bytes);                // PC-playable copy of what we send
  size_t total = WAV_HEADER_LEN + audio_bytes;

  if (!client.connect(AZURE_STT_HOST, 443)) {
    snprintf(g_stt_err, sizeof(g_stt_err), "TLS connect failed");
    Serial.println("STT: TLS connect failed");
    return false;
  }

  /* Two valid host forms use DIFFERENT URL paths - detect which one is in
   * secrets.h:  <resource>.cognitiveservices.azure.com -> /stt/speech/...
   *             <region>.stt.speech.microsoft.com      -> /speech/...     */
  bool custom_subdomain = (strstr(AZURE_STT_HOST, ".cognitiveservices.azure.com") != NULL);
  String req = String("POST ") + (custom_subdomain ? "/stt" : "") +
               "/speech/recognition/conversation/cognitiveservices/v1"
               "?language=" AZURE_STT_LANG "&format=simple HTTP/1.1\r\n"
               "Host: " AZURE_STT_HOST "\r\n"
               "Ocp-Apim-Subscription-Key: " AZURE_SPEECH_KEY "\r\n"
               "Content-Type: audio/wav; codecs=audio/pcm; samplerate=16000\r\n"
               "Accept: application/json\r\n"
               "Connection: close\r\n"
               "Content-Length: " + String(total) + "\r\n\r\n";
  client.print(req);

  /* body, 4 KB at a time */
  size_t sent = 0;
  while (sent < total) {
    size_t n = min((size_t)4096, total - sent);
    size_t w = client.write(wav_buf + sent, n);
    if (w == 0) {
      delay(50);                           // brief stall - retry once
      w = client.write(wav_buf + sent, n);
      if (w == 0) {
        snprintf(g_stt_err, sizeof(g_stt_err), "upload stalled at %uKB",
                 (unsigned)(sent / 1024));
        Serial.printf("STT: upload stalled at %u/%u bytes\n",
                      (unsigned)sent, (unsigned)total);
        client.stop();
        return false;
      }
    }
    sent += w;
    yield();
  }
  Serial.printf("STT: uploaded %u bytes\n", (unsigned)sent);

  /* read the reply with proper de-chunking */
  String resp;
  int code = readHttpResponse(client, resp, 10000);
  client.stop();

  if (code != 200) {
    snprintf(g_stt_err, sizeof(g_stt_err), "HTTP %d", code);
    Serial.printf("STT HTTP %d: %s\n", code, resp.c_str());
    return false;
  }

  JsonDocument doc;
  DeserializationError err = deserializeJson(doc, resp);
  if (err) {
    snprintf(g_stt_err, sizeof(g_stt_err), "bad JSON reply");
    Serial.printf("STT parse error, raw response: %s\n", resp.c_str());
    return false;
  }

  const char *status = doc["RecognitionStatus"];
  if (!status || strcmp(status, "Success") != 0) {
    /* The status names the exact failure:
     *   InitialSilenceTimeout = Azure heard silence (mic level too low)
     *   NoMatch               = heard sound but no recognisable words
     *   BabbleTimeout         = heard only noise                       */
    snprintf(g_stt_err, sizeof(g_stt_err), "%s", status ? status : "no status");
    Serial.printf("STT status: %s\nraw: %s\n", status ? status : "null", resp.c_str());
    return false;
  }
  text_out = doc["DisplayText"].as<String>();
  if (text_out.length() == 0) snprintf(g_stt_err, sizeof(g_stt_err), "empty text");
  return text_out.length() > 0;
}


/* ===========================================================================
 *  CLOUD CALL 2  —  DeepSeek chat completion
 *  OpenAI-compatible format. Model name is deepseek-v4-flash - the old
 *  deepseek-chat name is dead, see secrets.h.
 * =========================================================================== */
bool deepseekChat(const String &question, String &answer_out) {
  /* Manual HTTP, same as azureSTT: HTTPClient truncates larger TLS response
   * bodies (long answers + the model's hidden reasoning), which shows up as
   * "bad JSON reply". Reading until the server closes the connection is
   * reliable regardless of reply length. */
  JsonDocument req;
  req["model"] = DEEPSEEK_MODEL;
  req["max_tokens"] = LLM_MAX_TOKENS;
  JsonArray msgs = req["messages"].to<JsonArray>();
  JsonObject sys = msgs.add<JsonObject>();
  sys["role"] = "system";  sys["content"] = SYSTEM_PROMPT;
  JsonObject usr = msgs.add<JsonObject>();
  usr["role"] = "user";    usr["content"] = question;

  String body;
  serializeJson(req, body);

  WiFiClientSecure client;
  client.setInsecure();
  /* 60 s: deepseek-v4-flash is a REASONING model. Easy questions answer in
   * ~2 s, but anything that needs actual working-out (an Ohm's law problem,
   * say) can think for 10-30 s before sending a single byte. */
  client.setTimeout(60);

  if (!client.connect(DEEPSEEK_HOST, 443)) {
    snprintf(g_llm_err, sizeof(g_llm_err), "TLS connect failed");
    Serial.println("LLM: TLS connect failed");
    return false;
  }

  client.print(String("POST /chat/completions HTTP/1.1\r\n"
               "Host: " DEEPSEEK_HOST "\r\n"
               "Authorization: Bearer " DEEPSEEK_KEY "\r\n"
               "Content-Type: application/json\r\n"
               "Connection: close\r\n"
               "Content-Length: ") + String(body.length()) + "\r\n\r\n");
  client.print(body);

  /* read the reply with proper de-chunking; generous window - long
   * questions make the model think for a while before it responds */
  String resp;
  int code = readHttpResponse(client, resp, 60000);
  client.stop();

  if (code != 200) {
    snprintf(g_llm_err, sizeof(g_llm_err), "HTTP %d", code);
    Serial.printf("LLM HTTP %d: %s\n", code, resp.c_str());
    return false;
  }

  JsonDocument doc;
  DeserializationError err = deserializeJson(doc, resp);
  if (err) {
    snprintf(g_llm_err, sizeof(g_llm_err), "bad JSON reply");
    Serial.printf("LLM parse error, raw: %s\n", resp.c_str());
    return false;
  }

  const char *content = doc["choices"][0]["message"]["content"];
  const char *finish  = doc["choices"][0]["finish_reason"];
  if (!content || !content[0]) {
    /* v4-flash is a reasoning model: if finish_reason is "length", the whole
     * token budget went to internal reasoning - raise LLM_MAX_TOKENS. */
    if (finish && strcmp(finish, "length") == 0)
      snprintf(g_llm_err, sizeof(g_llm_err), "empty - raise LLM_MAX_TOKENS");
    else
      snprintf(g_llm_err, sizeof(g_llm_err), "empty content");
    Serial.printf("LLM empty content, raw: %s\n", resp.c_str());
    return false;
  }
  answer_out = String(content);
  answer_out.trim();
  if (answer_out.length() == 0) snprintf(g_llm_err, sizeof(g_llm_err), "blank answer");
  return answer_out.length() > 0;
}


/* ===========================================================================
 *  CLOUD CALL 3  —  Azure text-to-speech, streamed straight to the speaker
 *  We ask for riff-16khz-16bit-mono-pcm: a WAV whose payload is exactly what
 *  the I2S peripheral eats. Skip the 44-byte header, forward the rest.
 *  No MP3 decoder, no audio library, no buffering the whole reply.
 * =========================================================================== */
/* Read exactly n bytes from a client (or until timeout). */
static size_t readExact(WiFiClientSecure &c, uint8_t *dst, size_t n) {
  size_t got = 0;
  uint32_t t0 = millis();
  while (got < n && millis() - t0 < 10000) {
    int r = c.read(dst + got, n - got);
    if (r > 0) { got += r; t0 = millis(); }
    else if (!c.connected() && !c.available()) break;
    else delay(2);
  }
  return got;
}

bool azureTTSSpeak(const String &text) {
  // Escape the XML special characters for the SSML body
  String safe = text;
  safe.replace("&", "&amp;");
  safe.replace("<", "&lt;");
  safe.replace(">", "&gt;");

  String ssml = "<speak version='1.0' xml:lang='" AZURE_TTS_LANG "'>"
                "<voice name='" AZURE_TTS_VOICE "'>" + safe + "</voice></speak>";

  /* Manual HTTP like the other two cloud calls - and for a hard reason:
   * Azure sends this audio with CHUNKED transfer encoding, and HTTPClient's
   * raw stream hands over the chunk framing (ASCII "2000\r\n" lines) mixed
   * into the PCM. Played as sound, every chunk boundary is an audible KNOCK.
   * Here we parse the framing properly and keep only clean audio bytes. */
  WiFiClientSecure client;
  client.setInsecure();
  client.setTimeout(20);

  const char *host = AZURE_REGION ".tts.speech.microsoft.com";
  if (!client.connect(host, 443)) {
    Serial.println("TTS: TLS connect failed");
    return false;
  }

  client.print(String("POST /cognitiveservices/v1 HTTP/1.1\r\n"
               "Host: ") + host + "\r\n"
               "Ocp-Apim-Subscription-Key: " AZURE_SPEECH_KEY "\r\n"
               "Content-Type: application/ssml+xml\r\n"
               "X-Microsoft-OutputFormat: riff-16khz-16bit-mono-pcm\r\n"
               "User-Agent: MaTouchRobojax\r\n"
               "Connection: close\r\n"
               "Content-Length: " + String(ssml.length()) + "\r\n\r\n");
  client.print(ssml);

  /* status + headers; note whether the body is chunked */
  String status_line = client.readStringUntil('\n');
  int code = 0;
  sscanf(status_line.c_str(), "HTTP/%*s %d", &code);
  bool chunked = false;
  long content_len = -1;
  while (client.connected() || client.available()) {
    String h = client.readStringUntil('\n');
    if (h == "\r" || h.length() <= 1) break;
    h.toLowerCase();
    if (h.startsWith("transfer-encoding:") && h.indexOf("chunked") >= 0) chunked = true;
    if (h.startsWith("content-length:")) content_len = h.substring(15).toInt();
  }
  if (code != 200) {
    Serial.printf("TTS HTTP %d\n", code);
    client.stop();
    return false;
  }

  const size_t AUDIO_CAP = 1200 * 1024;    // ~37 s of speech
  uint8_t *audio = (uint8_t *)ps_malloc(AUDIO_CAP);
  if (!audio) { client.stop(); return false; }
  size_t alen = 0;

  if (chunked) {
    /* chunked: <hex size>\r\n <bytes> \r\n ... 0\r\n\r\n */
    while (true) {
      String szline = client.readStringUntil('\n');
      long sz = strtol(szline.c_str(), NULL, 16);
      if (sz <= 0) break;
      if (alen + sz > AUDIO_CAP) break;
      size_t got = readExact(client, audio + alen, sz);
      alen += got;
      client.readStringUntil('\n');        // trailing CRLF after each chunk
      if (got < (size_t)sz) break;
    }
  } else if (content_len > 0) {
    alen = readExact(client, audio, min((size_t)content_len, AUDIO_CAP));
  } else {
    /* no framing info: read until the server closes */
    uint32_t idle = millis();
    while ((client.connected() || client.available()) && millis() - idle < 5000) {
      int r = client.read(audio + alen, min((size_t)2048, AUDIO_CAP - alen));
      if (r > 0) { alen += r; idle = millis(); }
      else delay(5);
    }
  }
  client.stop();
  Serial.printf("TTS: %u KB clean audio (%s), playing\n",
                (unsigned)(alen / 1024), chunked ? "de-chunked" : "plain");

  bool ok = (alen > WAV_HEADER_LEN);
  if (ok) {
    /* NOW the audio actually starts - this is the honest moment to go green */
    LED_SPEAK();
    drawBar("SPEAKING...", gfx->color565(0, 130, 40));

    /* skip the RIFF header; a silence pre-roll softens the amp wake-up pop */
    static const uint8_t lead_in[640] = {0};             // 20 ms of silence
    size_t w = 0;
    i2s_write(I2S_SPK_PORT, lead_in, sizeof(lead_in), &w, portMAX_DELAY);
    i2s_write(I2S_SPK_PORT, audio + WAV_HEADER_LEN, alen - WAV_HEADER_LEN, &w, portMAX_DELAY);
    i2s_write(I2S_SPK_PORT, lead_in, sizeof(lead_in), &w, portMAX_DELAY);
  }
  free(audio);

  // let the DMA buffers drain so the last word is not cut off
  delay(150);
  i2s_zero_dma_buffer(I2S_SPK_PORT);
  return ok;
}


/* ===========================================================================
 *  SETUP
 * =========================================================================== */
void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(400);
  Serial.println("\n=== 04 Voice Assistant  |  Robojax.com ===");
  Serial.println("Mics -> Azure STT -> DeepSeek -> Azure TTS -> speaker");

  pinMode(TFT_BLK, OUTPUT);
  digitalWrite(TFT_BLK, LOW);
  pinMode(SD_CS, OUTPUT);
  digitalWrite(SD_CS, HIGH);

  // one shared SPI bus for TFT + SD (started before either device)
  SPI.begin(TFT_SCLK, TFT_MISO, TFT_MOSI);

  gfx->begin();
  gfx->fillScreen(BLACK);
  digitalWrite(TFT_BLK, HIGH);

  // SD is optional here - it only stores the /stt_debug.wav diagnostic copy
  ok_sd = SD.begin(SD_CS, SPI, 20000000);
  digitalWrite(SD_CS, HIGH);
  Serial.println(ok_sd ? "SD ok - will save /stt_debug.wav after each recording"
                       : "SD not found - debug WAV dump disabled (not fatal)");

  bbct.init(TOUCH_SDA, TOUCH_SCL, TOUCH_RST, TOUCH_INT);
  delay(50);

  rgb.begin();
  rgb.setBrightness(LED_BRIGHTNESS);
  LED_IDLE();

  /* One recording buffer for the whole session, in PSRAM. This is the 8 MB
   * that makes the board worth buying. */
  wav_buf = (uint8_t *)ps_malloc(WAV_HEADER_LEN + REC_BUF_BYTES);
  if (!wav_buf) {
    gfx->setTextColor(RED);
    gfx->setTextSize(2);
    gfx->setCursor(10, 100);
    gfx->print("PSRAM alloc failed!");
    gfx->setTextSize(1);
    gfx->setCursor(10, 130);
    gfx->print("Tools > PSRAM > OPI PSRAM must be set.");
    while (1) delay(1000);
  }

  micInit();
  spkInit();

  gfx->setTextSize(1);
  gfx->setTextColor(YELLOW);
  gfx->setCursor(4, 4);
  gfx->printf("Connecting to %s ...", WIFI_SSID);
  Serial.printf("Connecting to %s ", WIFI_SSID);

  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASS);
  uint32_t t0 = millis();
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED && millis() - t0 < 20000) {
    delay(300);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println();

  clearChat();
  if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) {
    Serial.printf("Connected, IP %s\n", WiFi.localIP().toString().c_str());
    chatBubble("Hold SPEAK and ask me anything.", false);
  } else {
    chatBubble("WiFi failed. Remember: the ESP32 is 2.4GHz only. Check secrets.h, then press RESET.", false);
    LED_ERROR();
  }
  drawBar("HOLD+TALK", gfx->color565(0, 90, 160));
}


/* ===========================================================================
 *  LOOP  —  one full conversation turn per button press
 * =========================================================================== */
void loop() {
  /* CLEAR button: edge-detected so one tap wipes once. Reading the panel
   * twice per loop (here and in speakButtonHeld) is fine - the GT911 just
   * reports its current state. */
  static bool tap_latch = false;
  static uint8_t tap_release = 0;
  if (state == ST_IDLE) {
    uint16_t cx, cy;
    if (getTouch(&cx, &cy)) {
      tap_release = 0;
      if (!tap_latch) {
        tap_latch = true;
        if (cx >= BTN_CLEAR_X && cx < BTN_CLEAR_X + BTN_CLEAR_W && cy >= BAR_Y) {
          clearChat();
          chatBubble("Hold SPEAK and ask me anything.", false);
        }
      }
    } else if (tap_latch && ++tap_release >= 4) {
      tap_latch = false;
      tap_release = 0;
    }

    /* live WiFi signal indicator, refreshed every 2 s while idle */
    static uint32_t last_wifi = 0;
    if (millis() - last_wifi > 2000) {
      last_wifi = millis();
      drawWifi();
    }
  }

  if (state == ST_IDLE && speakButtonHeld()) {

    /* ---- record ---- */
    state = ST_RECORDING;
    LED_LISTEN();
    drawBar("LISTENING...", gfx->color565(0, 60, 200));
    uint32_t t_rec = millis();
    size_t audio_bytes = recordWhileHeld();
    t_rec = millis() - t_rec;
    Serial.printf("Recorded %u bytes (%.1f s)\n", (unsigned)audio_bytes, audio_bytes / 32000.0);

    if (audio_bytes < SAMPLE_RATE / 2) {   // under a quarter second - a tap
      drawBar("HOLD+TALK", gfx->color565(0, 90, 160));
      LED_IDLE();
      state = ST_IDLE;
      return;
    }

    /* ---- speech to text ---- */
    state = ST_STT;
    LED_THINK();
    drawBar("HEARD YOU...", gfx->color565(150, 90, 0));
    uint32_t t_stt = millis();
    String question;
    if (!azureSTT(audio_bytes, question)) {
      /* Show the REAL cause on screen - no serial monitor needed. */
      char diag[96];
      snprintf(diag, sizeof(diag), "STT failed: %s | mic peak %.1f%%%s",
               g_stt_err, g_mic_peak_pct,
               ok_sd ? " | saved /stt_debug.wav" : "");
      chatBubble(diag, false);
      drawBar("HOLD+TALK", gfx->color565(0, 90, 160));
      LED_IDLE();
      state = ST_IDLE;
      return;
    }
    t_stt = millis() - t_stt;
    chatBubble(question.c_str(), true);
    Serial.printf("STT (%lu ms): %s\n", (unsigned long)t_stt, question.c_str());

    /* ---- think ---- */
    state = ST_LLM;
    drawBar("THINKING...", gfx->color565(150, 90, 0));
    uint32_t t_llm = millis();
    String answer;
    if (!deepseekChat(question, answer)) {
      char diag[96];
      snprintf(diag, sizeof(diag), "DeepSeek failed: %s", g_llm_err);
      chatBubble(diag, false);
      drawBar("HOLD+TALK", gfx->color565(0, 90, 160));
      LED_IDLE();
      state = ST_IDLE;
      return;
    }
    t_llm = millis() - t_llm;
    chatBubble(answer.c_str(), false);
    Serial.printf("LLM (%lu ms): %s\n", (unsigned long)t_llm, answer.c_str());

    /* ---- speak ----
     * Still amber here: the voice has to be synthesised and downloaded first
     * (a few seconds). azureTTSSpeak() itself flips the bar and LED to green
     * at the exact moment audio starts coming out of the speaker. */
    state = ST_TTS;
    LED_THINK();
    drawBar("GETTING VOICE", gfx->color565(150, 90, 0));
    uint32_t t_tts = millis();
    bool spoke = azureTTSSpeak(answer);
    t_tts = millis() - t_tts;

    /* Timing summary on serial - this feeds the "honest numbers" segment. */
    Serial.printf("TIMINGS  rec %.1fs | stt %lums | llm %lums | tts %lums%s\n",
                  audio_bytes / 32000.0, (unsigned long)t_stt,
                  (unsigned long)t_llm, (unsigned long)t_tts,
                  spoke ? "" : "  (TTS FAILED)");

    drawBar("HOLD+TALK", gfx->color565(0, 90, 160));
    LED_IDLE();
    state = ST_IDLE;
  }

  delay(20);
}

Arquivos📁

Arquivo Obrigatório (.h)

  • secrets.h
    Arquivo para o módulo MaTouch AI ESP32S3 2.8" TFT Camera da Makerfabs
    secrets.h 0.01 MB

Outros Ficheiros

  • pins.h
    Arquivo de pinos para o MaTouch AI ESP32S3 2.8" câmera LCD touch screen.
    pins.h 0.01 MB

Esquemático

  • MaTouch_AI 2.8" MaTouch AI ESP32S3 2.8" TFT ST7789V esquemático
    A placa MaTouch AI mais recente integra entrada de voz I2S / alto-falante I2S / câmera de 3 milhões OV3660 / display de resolução 320*240, com o forte processador ESP32S3 e capacidade Wi-Fi, para tornar esta placa uma boa ferramenta/plataforma para desenvolvimento de IA com ESP32.
    MaTouch_AI 2.8“ SPI TFT ST7789V V1.1.PDF 0.15 MB