隨著無線通訊和個(gè)人數(shù)字助理（Personal Digital Assistant, PDA）的迅猛發(fā)展，語音識別、語音編碼以及語音合成技術(shù)逐步走向?qū)嵱没?。國外已有相?yīng)的應(yīng)用電子產(chǎn)品問世（如美國Sensory公司的產(chǎn)品），國內(nèi)市場上也出現(xiàn)了具備語音識別功能的手機(jī)（如PHILIPS,SAMSUNG等公司的產(chǎn)品）。本文介紹的基于ADSP2186L的語音撥號器集語音識別、語音編解碼、語音提示、語音合成以及雙音多頻撥號功能于一體，與現(xiàn)有產(chǎn)品相比具有容量大，識別率高，使用方便的優(yōu)點(diǎn)。

　　1 系統(tǒng)功能

　　·可存儲(chǔ)200個(gè)用戶詞條，800個(gè)電話號碼。

　　·支持語音查詢方式，用戶只需口述詞條，即可獲得相應(yīng)的電話號碼。同時(shí)兼容手動(dòng)查詢方式。

　　·具有方便的編輯功能（增加、刪除、修改用戶記錄）。

　　·具有雙音多頻撥號功能，使用普通電話機(jī)便可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撥號。

　　2 系統(tǒng)整體模塊設(shè)計(jì)

　　整個(gè)系統(tǒng)可分為信號處理單元，系統(tǒng)控制單元和用戶界面單元共三個(gè)功能模塊。

　　2.1 信號處理單元

　　本單元包括數(shù)字信號處理器，編解碼器和存儲(chǔ)器。

　　作為系統(tǒng)語音信號處理的ADSP2186L是ANALOG DEVICES公司生產(chǎn)的低電壓16位定點(diǎn)數(shù)字信號處理器。該芯片具有以下特點(diǎn)：

　　· 運(yùn)算速度33MIPS;

　　·片內(nèi)含40K Byte RAM,分為16K Byte的程序RAM及24K Byte的數(shù)據(jù)RAM;

　　·兩路獨(dú)立可編程全雙工串行通信接口，支持A律/μ律的硬件語音解壓擴(kuò)，支持自動(dòng)緩沖區(qū)操作；

　　·4M Byte的外部尋址空間；

　　·支持內(nèi)外存之間的DMA操作；

　　·13個(gè)可編程的I/O口。

　　DSP在系統(tǒng)中主要完成語音信號的特征提取，端點(diǎn)檢測和模板匹配，同時(shí)負(fù)責(zé)用戶記錄的管理。

　　與ADSP2186L配套使用的是ANALOG DEVICES公司生產(chǎn)的低電壓16位編解碼器AD73311L,該芯片通過設(shè)置相應(yīng)的寄存器可實(shí)現(xiàn)8~64kHz的多種采樣頻率，具有可編程的輸入輸出增益控制。該芯片在系統(tǒng)中完成語音信號的A/D,D/A轉(zhuǎn)換。

　　系統(tǒng)存儲(chǔ)器選用SILICON STORAGE TECHNOLOGY公司生產(chǎn)的8M位快閃存儲(chǔ)器（Flash Memory）SST39VF080Q,主要存儲(chǔ)兩部分內(nèi)容，DSP的應(yīng)用程序和用戶的語音記錄數(shù)據(jù)。該芯片具有軟件寫保護(hù)功能，可以防止應(yīng)用程序的意外更改，全片分為256個(gè)4KByte的扇區(qū)，適于語音記錄的存取。

　　2.2 系統(tǒng)控制單元

　　選用SAMSUNG公司生產(chǎn)的4位單片機(jī)KS57C2308,該芯片主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)整體流程控制以及用戶界面控制。KS57C2308具有較寬的工作電壓，同時(shí)提供段式液晶的驅(qū)動(dòng)，具有較強(qiáng)的I/O操作能力，適合應(yīng)用于要求多個(gè)I/O口以及液晶顯示的工作環(huán)境。采用KS57C2308可以簡化系統(tǒng)，并使系統(tǒng)具有較好的外部接口擴(kuò)展能力。

　　2.3 用戶界面單元

　　包括鍵盤、液晶、駐極話筒和揚(yáng)聲器四部分。

　　系統(tǒng)硬件模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　2.4數(shù)字信號處理器與編解碼器之間的通信

　　數(shù)字信號處理器ADSP2186L與編解碼器之間的通信通過獨(dú)立的串行口完成。具體連線如圖2所示，信號說明如表1所示。

　　由于AD73311L采取自接外部晶振，通過內(nèi)部設(shè)置分頻寄存器確定采樣率的工作方式，ADSP2186L的SCLK、TFS,RFS均設(shè)為外部輸入。采用DSP的串口時(shí)序進(jìn)行通信。

　　2.5 數(shù)字信號處理其余單片機(jī)間的通信

　　ADSP2186L與單片機(jī)的接口與此類似，區(qū)別在于ADSP2186L的SCLK、TFS、RFS均設(shè)為內(nèi)部輸出。單片機(jī)通過通用的I/O口模擬DSP的串口時(shí)序，通信協(xié)議采用自定義的數(shù)據(jù)包格式，速度快，可靠性高。單片機(jī)同時(shí)控制DSP的復(fù)位引腳，進(jìn)一步保證系統(tǒng)工作的可靠性。

　　2.6 數(shù)字信號處理器與外部存儲(chǔ)器的接口

　　DSP與外部存儲(chǔ)器之間通過地址和數(shù)據(jù)總線連接，利用DSP的BMS、WR、RD引腳實(shí)現(xiàn)對外部存儲(chǔ)器存的片選及讀寫控制。系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，DSP由外部存儲(chǔ)器中自動(dòng)加載程序，系統(tǒng)運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)通過DMA方式進(jìn)行傳輸。

　　單片機(jī)通過專用的液晶驅(qū)動(dòng)引腳控制液晶，通過通用的I/O引腳完成鍵盤掃描。

　　3 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

　　系統(tǒng)軟件采取模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)功能將DSP的程序分為10個(gè)基本模塊。

　?。?）系統(tǒng)初始化

　　初始化內(nèi)容包括算法參數(shù)，狀態(tài)變量，端口設(shè)置。

　?。?）通信接口

　　主要功能是接收單片機(jī)指令，并在完成相應(yīng)的操作序列后回送操作結(jié)果。

　?。?）語音記錄

　　使用DSP的自動(dòng)緩沖區(qū)技術(shù)，在用戶口述詞條的過程中，實(shí)時(shí)提取用于識別和回放的特征參數(shù)，利用高性能的端點(diǎn)檢測算法去除靜音段及噪聲段，將實(shí)際語音段的特征數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)RAM中。

　?。?）語音識別

　　使用模式識別方法將數(shù)據(jù)RAM中的特征參數(shù)與外部存儲(chǔ)器中保存的現(xiàn)有用戶記錄相比較，找出相近的記錄作為識別結(jié)果，獲得相應(yīng)的記錄指針。

　　（5）語音提示

　　利用預(yù)先編碼的數(shù)據(jù)合成語音，用于對用戶的相應(yīng)操作進(jìn)行提示，方便用戶使用，減少誤操作的可能性。編解碼采用多脈沖線性預(yù)測編碼（Multi-Pulse Linear Predict Code）算法，能以較低的碼率獲得較高質(zhì)量的合成語音。

　　（6）語音回放

　　利用"語音記錄"過程中提取的回放特征參數(shù)合成語音，用于用戶檢驗(yàn)記錄結(jié)果或識別結(jié)果。根據(jù)參數(shù)提取的實(shí)時(shí)性要求，此處采取速度快，合成質(zhì)量好的編解碼算法。

　?。?）增加記錄

　　將"語音記錄"中提取的特征參數(shù)連同相應(yīng)的用戶電話號碼存入外部存儲(chǔ)器。同時(shí)修改記錄指針。

　?。?）修改記錄

　　保持記錄的特征參數(shù)不變，只修改電話號碼。

　　（9）刪除記錄

　　刪除整個(gè)用戶記錄，包括特征參數(shù)和電話號碼，同時(shí)清除相應(yīng)指針。

　?。?0）雙音多頻撥號

　　利用級數(shù)展開的方法合成正弦信號，經(jīng)編解碼器進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換后至揚(yáng)聲器輸出，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撥號功能。

　　單片機(jī)利用鍵盤接收用戶指令，通過功能模塊的不同組合方式，可以形成多種控制流程，以適應(yīng)不同應(yīng)用場合的需要。

　　系統(tǒng)軟件框圖如圖3所示。

　　4 系統(tǒng)性能測試

　　本系統(tǒng)具有較高的識別率，對于普通詞條，識別率超過99%,對于發(fā)音相近的易混淆詞條，如"李平，李寧，李丁",識別率也可達(dá)到90%以上。同時(shí)，本系統(tǒng)具有良好的用戶界面，用戶在語音提示下完成相應(yīng)操作，方便快捷。

　　本系統(tǒng)具備語音撥號器的基本功能，由于它的軟件和硬件設(shè)計(jì)都具有模塊化特性，很容易改造成適用于其他應(yīng)用場合的語音控制系統(tǒng)。因此，本系統(tǒng)具有較為廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn):

[1]. AD73311L datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/AD73311L_249737.html.
[2]. TFS datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/TFS_2043417.html.