項建輝

摘要：本設計在語音識別原理的基礎上，基于NXP K60所設計的語音信號處理系統(tǒng)。通過時域特征分析、短時分析等相結合的方式將語音特征信息提取出來，從而實現(xiàn)語音信號處理。設計分為硬件設計和軟件設計。通過不同音調(diào)所具備的能量不同，將濁音與清音分離，聲母和韻母分開，以實現(xiàn)最佳的處理。此外，K60高效的處理核心大大提高了語音信號處理的準確性，同時ARM技術作為主流設計技術之一，其設計穩(wěn)定，開發(fā)周期短。

關鍵詞：語音信號;特征信息;時域特征分析

中圖文分類號：TN492 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）14-0122-02

隨著計算機技術的飛速發(fā)展，各式各樣的智能化儀器步人人們的生活。而語音作為交流的重要途徑，因其所具備的符號性，就如何準確地控制儀器或是與儀器交流成了重中之重地問題。目前就語音信號處理來說，近幾十年來取得了不小成就，在諸多領域也廣受歡迎。本設計介紹的是基于NXP K60的語音特征分析系統(tǒng)，利用ARM設計一個特征提取裝置。

1整體設計方案

本文設計的語音信號處理系統(tǒng)整體分為兩大模塊即硬件模塊和軟件模塊，其中硬件模塊又分為語音信號采集模塊、特征信號分析結果顯示模塊、電源模塊、復位電路模塊和晶振電路模塊。整個設計通過話筒輸入語音信號，實現(xiàn)對語音信號的采集，將采集后語音信號通過通用的音調(diào)譯碼器，經(jīng)由譯碼器譯碼后傳送到STM32微控制器進行短時分析、時域特征分析，最后通過數(shù)字示波器將不同的特性通過波形形式顯示出來，如圖1所示。

2系統(tǒng)硬件電路模塊的設計

2.1語音信號采集設計的選擇

對于所需的語音信號，通過話筒對其進行采集，之后經(jīng)過譯碼后的語音信號輸出到STM32微控制器進行處理分析。

2.2電源電路模塊的設計

電源電路作為整個系統(tǒng)正常運行的保障所在，其設計重中之重。在K60中幾種電源引腳如表l所示。

2.3晶振電路的設計

晶振是微控制器內(nèi)部產(chǎn)生微控制器所需要的時鐘頻率的器件，晶振的存在就是為了確保微控制器可以正常工作。如圖2所示。

2.4復位電路的設計

復位電路的設計主要是產(chǎn)生可靠的復位信號，從而使各個單元進人正常的工作狀態(tài)。復位電路設計有多種復位方式，如上電復位、外部引腳復位、看門狗復位、軟件復位等。

3軟件設計

軟件設計主要是實現(xiàn)語音特征分析，根據(jù)特性分析的步驟通過程序編寫的方式，通過軟件控制硬件電路工作，并完成語音特征分析的目的。

3.1Flash設計

Flash，閃存寄存器，在本次設計中用于存放臨時數(shù)據(jù)。故需將其分為多個模塊，用于存放不同情況下的數(shù)據(jù)。CPU在讀取Flash中數(shù)據(jù)時可通過軟件直接讀取，不需初始化flash。但需注意的是由于保護措施的存在，flash只能通過指令來進行操作。

3.2 WDOG看門狗定時器設計

看門狗定時器，用于防止微控制器突然出現(xiàn)故障，從而造成系統(tǒng)出錯，把系統(tǒng)從一個未知的狀態(tài)帶到一個可知的初始化狀態(tài)，從而提高系統(tǒng)的安全性。需注意，為避免看門狗超時復位，在設計程序的時候要及時進行喂狗操作，即對看門狗計時復位。

3.3 LPTMR低功耗定時器設計

LPTMR在所有的運行模式下都可以配置為定時器或脈沖計數(shù)器，這里其中一個功能是計時，當達到時間讓程序進行喂狗。

4系統(tǒng)主要測試流程圖

5結束語

語音信號特征分析是語音識別技術中重要一環(huán)，其廣泛運用于各行業(yè)。本設計的特征分析較好的分析出語音信號中各種音調(diào)，便于機器了解語音意義。