基于STM32的嵌入式语音识别模块设计

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1、▲＊基于STM32的嵌入式语音识别模块设计苏鹏,周风余,陈磊(山东大学控制科学与工程学院,济南250061)摘要:介绍了一种以ARM为核心的嵌入式语音识别模块的设计与实现。模块的核心处理单元选用ST公司的基于ARMCortex-M3内核的32位处理器STM32F103C8T6。本模块以对话管理单元为中心,通过以LD3320芯片为核心的硬件单元实现语音识别功能,采用嵌入式操作系统μC/OS-II来实现统一的任务调度和外围设备管理。经过大量的实验数据验证,本文设计的语音识别模块具有高实时性、高识别率、高稳定性

2、的优点。关键词:ARM;语音识别;对话管理;LD3320;μC/OS-II中图分类号:TB24文献标识码:A▲EmbeddedSpeechRecognitionModuleBasedonSTM32SuPeng,ZhouFengyu,ChenLei(SchoolofControlScienceandEngineering,ShandongUniversity,Jinan250061,China)Abstract:Thispaperprovidesthedesignofanembeddedspeechrec

3、ognitionmodulebasedonARM.ThesystemcoreisSTM32F103C8T6,a32-bitprocessorbasedonARMCortex-M3coreproducedbySTMicroelectronics.Thecenterofthismoduleisthedialoguemanagementunit.ThemodulecontainsahardwareunitbasedonLD3320whichisusedforspeechrecognition.Therealti

4、meoperatingsystemμC/OS-IIisusedformultitaskschedulingandtheoperationofperipheraldevices.Anumberofvalidationsbasedonexperimentaldatashowthismodulehasadvantagesofreal-time,highrecognitionrateandhighstability.Keywords:ARM;speechrecognition;dialoguemanagement

5、;LD3320;μC/OS-II两个阶段:训练和识别。不管是训练还是识别,都必须对引言输入语音预处理和特征提取。训练阶段所做的具体工作服务机器人以服务为目的,因此人们需要一种更方是通过用户输入若干次训练语音,经过预处理和特征提取便、更自然、更加人性化的方式与机器人交互,而不再满足后得到特征矢量参数,最后通过特征建模达到建立训练语于复杂的键盘和按钮操作。基于听觉的人机交互是该领音的参考模型库的目的。而识别阶段所做的主要工作是[1]域的一个重要发展方向。目前主流的语音识别技术是将输入语音的特征矢量参数和参考模

6、型库中的参考模型基于统计模式。然而,由于统计模型训练算法复杂,运算进行相似性度量比较,然后把相似性最高的输入特征矢量量大,一般由工控机、PC机或笔记本来完成,这无疑限制作为识别结果输出。这样,最终就达到了语音识别的了它的运用。嵌入式语音交互已成为目前研究的热门目的。[2-3]课题。现有的语音识别技术按照识别对象可以分为特定人嵌入式语音识别系统和PC机的语音识别系统相比,识别和非特定人识别。特定人识别是指识别对象为专门虽然其运算速度和内存容量有一定限制,但它具有体积的人,非特定人识别是指识别对象是针对大多数

7、用户,一小、功耗低、可靠性高、投入小、安装灵活等优点,特别适用般需要采集多个人的语音进行录音和训练,经过学习,达于智能家居、机器人及消费电子等领域。到较高的识别率。基于现有技术开发嵌入式语音交互系统,目前主要有1模块整体方案及架构[4]语音识别的基本原理如图1所示。语音识别包括＊基金项目:国家863计划资助项目(2009AA04Z220),中国博士后科学基金资助项目(20100471522)。图1语音识别的基本原理42Microcontrollers&EmbeddedSystems2011年第2期www.

8、mesnet.com.cn两种方式:一种是直接在嵌入式处理器中调用语音开发2.2语音识别电路[5]包;另一种是嵌入式处理器外围扩展语音芯片。第一种图3为语音识别部分原理图,参照了ICRoute发布方法程序量大,计算复杂,需要占用大量的处理器资源,[9]的LD3320数据手册进行设计。LD3320的内部集成开发周期长;第二种方法相对简单,只需要关注语音芯片了快速稳定的优化算法,不需外接Flash、RAM,不需要的接口部分与微处理