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1、实践与经验嵌入式语音识别技术梁光胜,丛欣(华北电力大学电子与信息工程学院,北京102206)摘要:在分析语音识别原理的基础上,结合凌阳16位单片机的分析,重点介绍了凌阳u,nSP系列SPCE061A芯片在开发嵌入式语音识别技术中的应用。关键词:嵌入式;语音识别;16位单片机;SPCE061A引言1语音识别原理随着计算机软硬件技术、半导体技术、电子技术、语音识别属于模式识别,它与人的认知过程一样,通讯技术和网络技术等的飞速发展,人类已经进入后语音识别分为训练和识别两个过程。在训练阶段,语PC时代。这个时代一个典型的特征就是:各种新型智音识别系统对人类的语言进行学习
2、,学习结束,把学习能化的设备日益广泛地走进人们的工作和生活,而人内容组成语音库存储起来,在识别阶段就可以把人们与这些智能化终端之间的自然快捷稳定可靠的交互当前输入的语音在语音库中查找相应的词义或语义。方式有助于提高人机交互的效率,增强人对智能化设从信号处理的角度,任何一个语音识别系统都能以图备的控制。作为人机交互最自然的方式,语音技术的1来表示。研究近几十年来取得了长足的进展,其中语音识别由前端处理模型训练模版或模型于其重要性和研究的难度更成为研究的热点。嵌入式语音识别技术是指应用各种先进的微处模型分类判决逻辑理器在板级或是芯片级用软件或硬件实现语音识别。图1语
3、音识别系统框图语音识别技术的嵌入式实现要求算法在保证识别效果的前提下尽可能优化,以适应嵌入式平台存储资源2SPCE061A语音识别系统少、实时性要求高的特点。实验室中高性能的大词汇TM系列产品SPCE500A等SPCE061A是继u,nSP量连续语音识别系统代表当今语音识别技术的先进之后凌阳科技推出的又一个16位结构的微控制器。水平。但由于嵌入式平台在资源和速度方面的限制,与SPCE500A不同的是,在存储器资源方面考虑到用其嵌入式实现尚不成熟。而中小词汇量的命令词语音户较少资源的需求以及便于程序调试等功能,识别系统由于算法相对简单,对资源的需求较小,且系SPC
4、E061A里只内嵌32K字的闪存(Flash)。较高的处现统识别率和鲁棒性较高,能满足大多数应用的要求,因理速度使u,nSPTM能够非常容易地、快速地处理复杂代而成为嵌入式应用的主要着眼点。的数字信号。因此,与SPCE500A相比,以u,nSPTM为计台湾凌阳科技公司(SunPlus)近年推出的u,nSP算核心的SPCE061A微控制器是适用于数字语音识别系列单片机就是这样的产品。SPCE061A是u,nSP系机应用领域产品的一种最经济的选择。列16位单片机中具有代表性的,由于在内核中增加(总图2是基于SPCE061A的语音识别电路。识别过了DSP功能,并且采用
5、模块式集成结构,片内集成了第程首先要滤除输入语音信号的噪音和进行预加重处2KBRAM、32KBFlash、ADC、DAC、并行I/O口等,使二理,提升高频分量,然后用线性预测系数等方法进行二其特别适合语音识别的应用。频谱分析,找出语音的特征参数作为未知模式,接着九期)MODERNCOMPUTER2006.2!"实践与经验与预先存储的标准模式进行比较,当输入的未知模式Attribution和Direction的值均被置为"0"。如果需要与标准模式的特征相一致时,便被机器识别,产生识IOA1是带唤醒功能的悬浮式输入管脚,则Data、At-别结果输出。如果输入的语音与
6、标准模式的特征完全tribution和Direction的值被置为"010"。与其他的单一致固然好,但是语音含有不确定因素,完全一致的片机相比,除了每个I/O端口可以单独定义其状态条件往往不存在,事实上没有人能以绝对相同的语调外,每个对应状态下的I/O端口性质电路都是内置把一个词说两遍,因此,预先制定好计算输入语音的的,在实际的电路中不需要再次外接。特征模式与各特征模式的类似程度,或距离度的算法(3)模-数转换器ADC规则固化在ROM中,把该距离最小,即最类似的模式SPCE061A内置8通道10位模-数转换器,其中作为识别相应语音的手段。当然,影响识别率的因素7
7、个通道用于将模拟量信号(例如电压信号)转换为还有一些,如连续发音(如英语)与断续发音(如汉语)数字量信号,可以直接通过引线输入。另外一个通道的不同(二者区别在于单词间隔有200ms以上的空隙只用于语音输入,即通过内置自动增益控制放大器的时间)。麦克风通道(MIC_IN)输入。实际上可以把模数转换器(ADC,AnalogtoDigitalConverter)看作是一个实现模/数信号转换的编码器。在ADC内,由数模转换器滤波器组识别DAC0和逐次逼近寄存器SAR组成逐次逼近式模-数PARCOR系统模式匹配结果语音滤除噪声线形预测系列输出转换器。向P_ADC_Ctrl
8、(写)(7015H)单元
