一种嵌入式语音识别系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种嵌入式语音识别系统，包括主控芯片、语音处理芯片、SDRAM数据交换缓冲芯片、语音信号采集装置、扬声器、控制执行模块、电源模块，语音信号采集装置采集语音信息传输到语音处理芯片进行预处理、端点检测及特征提取，语音处理芯片获取特征数据送入SDRAM数据交换缓冲芯片暂存，语音处理芯片获取特征数据送入主控芯片，主控芯片获取特征与内存特征库中语音特征进行匹配后输出控制信号，控制信号送控制执行模块，电源模块给各个芯片供电。将控制芯片应用于语音识别中代替传统语音识别系统的PC机，使其具有体积小、成本低、功耗低和安装灵活等优点，并应用嵌入式实时控制系统管理任务分配，确保识别的实时性。
【专利说明】一种嵌入式语音识别系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种语音识别技术，特别涉及一种嵌入式语音识别系统。
【背景技术】
[0002]嵌入式语音识别系统是指应用各种先进的微处理器在板级或是芯片级用软件或硬件实现语音识别技术。嵌入式语音识别系统和PC机的语音识别系统相比，虽然运行速度和内存容量有一定限制，但它具有体积小、功耗低、可靠性高、成本小、安装灵活等优点，特别适用于智能家居、机器人及消费电子等领域。
【发明内容】
[0003]本发明是针对嵌入式语音识别系统比PC更适合家庭消费的问题，提出一种嵌入式语音识别系统，为工作在板级的语音识别系统，实现高效准确的语音识别功能。
[0004]本发明的技术方案为:一种嵌入式语音识别系统，包括主控芯片、语音处理芯片、SDRAM数据交换缓冲芯片、语音信号采集装置、扬声器、控制执行模块、电源模块，语音信号采集装置采集语音信息传输到语音处理芯片进行预处理、端点检测及特征提取，语音处理芯片获取特征数据送入SDRAM数据交换缓冲芯片暂存，语音处理芯片获取特征数据送入主控芯片，主控芯片获取特征与内存特征库中语音特征进行匹配后输出控制信号，控制信号送控制执行模块，电源模块给各个芯片供电。
[0005]所述系统还包括程序下载JTAG接口和辅助电路，辅助电路包括增益调节电路和识别状态的LED指示灯。
[0006]所述系统集成在一块PCB板上，主控芯片与由语音处理芯片、SDRAM和外围辅助电路组成的语音识别模块通过SPI接口连接。
[0007]所述语音处理芯片采用MFCC算法进行特征提取，语音特征经过一阶MFCC差分特征，以及能量特征和能量的一阶、二阶差分特征处理，所述主控芯片采用CHMM算法进行特征匹配。
[0008]本发明的有益效果在于:本发明一种嵌入式语音识别系统，将控制芯片应用于语音识别中代替传统语音识别系统的PC机，使其具有体积小、成本低、功耗低和安装灵活等优点。选用的特征提取算法和特征匹配算法较好的适用于本发明的嵌入式平台，确保识别的准确性，并应用嵌入式实时控制系统管理任务分配，确保识别的实时性。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明嵌入式语音识别系统结构示意图；
图2为本发明嵌入式语音识别系统流程图。
【具体实施方式】
[0010]如图1所示嵌入式语音识别系统结构示意图:系统包括主控芯片、语音处理芯片、SDRAM数据交换缓冲芯片、麦克风、扬声器、控制执行模块、辅助电路、电源模块、JTAG接口。
[0011]主控芯片:作为核心控制器主要完成待识别语音信号特征与模式库中的语音信号特征对比和控制执行，使其能够协调完成语音识别，并且将识别得到的数据转换为控制命令送控制执行模块完成控制执行。其中所有的程序都以嵌入式实时操作系统为基础环境，用标准C语言实现。
[0012]语音处理芯片:作为识别模块的核心，主要完成对语音信号的预处理、端点检测和特征提取。
[0013]电源模块:为各个芯片提供所需的正常工作电压。
[0014]麦克风:语音信号采集装置。
[0015]扬声器:作为嵌入式语音识别系统的交互工具，进行语音提示及识别、控制完成的反馈。
[0016]辅助电路:包括增益调节电路和LED指示灯，主要用于增益调节和识别状态的指
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[0017]控制执行模块:语音信号被识别后，主控芯片将控制指令传输到执行模块，驱动控制对象动作。
[0018]JTAG接口: STM32的程序下载接口。
[0019]将系统集成在一块PCB板上,使其具有体积小、功耗低、可靠性高、成本小、安装灵活等优点。主控芯片是意法半导体公司生产的STM32F407VGT6芯片，内存语音特征库。电源电路将输入电压稳压到各模块所需电压值后，为各模块独立供电。主控芯片与由语音处理芯片、SDRAM和外围辅助电路组成的语音识别模块通过SPI接口连接，并应用嵌入式实时控制系统管理任务分配及控制执行，满足系统实时性的需求。
[0020]如图2所示流程图，系统等待触发时处于休眠状态，减少功耗，当进行按键或口令触发时，系统恢复正常工作状态，进行硬件及程序初始化；语音信号采集装置将采集到的语音信息传输到语音处理芯片进行预处理、端点检测及特征提取，将获取特征数据暂存在SDRAM中；主控芯片将获取特征与特征库中语音特征进行匹配，如果特征匹配正确，则转换成相应控制指令完成控制动作，否则等待新的语音指令，不论是否识别成功，都给予语音反馈信息。
[0021]所述系统采用MFCC算法进行特征提取，为了提高识别精度，语音特征增加了一阶MFCC差分特征，以及能量特征和能量的一阶、二阶差分特征，采用CHMM算法进行特征匹配，与DTW、DHMM等算法相比，虽然CHMM算法运算量和内存消耗量较大，但其适用于非特定人识别，算法精度高、识别准确，同时本系统的主控芯片为32位芯片，具有高性能的计算能力和IM字节的片上闪存，满足所选用的算法要求。
【权利要求】
1.一种嵌入式语音识别系统，其特征在于，包括主控芯片、语音处理芯片、SDRAM数据交换缓冲芯片、语音信号采集装置、扬声器、控制执行模块、电源模块，语音信号采集装置采集语音信息传输到语音处理芯片进行预处理、端点检测及特征提取，语音处理芯片获取特征数据送入SDRAM数据交换缓冲芯片暂存，语音处理芯片获取特征数据送入主控芯片，主控芯片获取特征与内存特征库中语音特征进行匹配后输出控制信号，控制信号送控制执行模块，电源模块给各个芯片供电。
2.根据权利要求1所述嵌入式语音识别系统，其特征在于，所述系统还包括程序下载JTAG接口和辅助电路，辅助电路包括增益调节电路和识别状态的LED指示灯。
3.根据权利要求2所述嵌入式语音识别系统，其特征在于，所述系统集成在一块PCB板上，主控芯片与由语音处理芯片、SDRAM和外围辅助电路组成的语音识别模块通过SPI接口连接。
4.根据权利要求1所述嵌入式语音识别系统，其特征在于，所述语音处理芯片采用MFCC算法进行特征提取，语音特征经过一阶MFCC差分特征，以及能量特征和能量的一阶、二阶差分特征处理，所述主控芯片采用CHMM算法进行特征匹配。
【文档编号】G10L15/28GK103761967SQ201410007573
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月8日 优先权日:2014年1月8日
【发明者】钱平, 张英振, 李玉 申请人:上海应用技术学院