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基于FPGA語音識別系統(tǒng)設計與實現(xiàn).rar

資 源 簡 介

近年來,語音識別研究大部分集中在算法設計和改進等方面,而隨著半導體技術(shù)的高速發(fā)展,集成電路規(guī)模的不斷增大與各種研發(fā)技術(shù)水平的不斷提高,新的硬件平臺的推出,語音識別實現(xiàn)平臺有了更多的選擇。語音識別技術(shù)在與DSP、FPGA、ASIC等器件為平臺的嵌入式系統(tǒng)結(jié)合后,逐漸向?qū)嵱没⑿⌒突较虬l(fā)展。 本課題通過對現(xiàn)有各種語音特征參數(shù)與孤立詞語音識別模型進行研究的基礎(chǔ)上,重點探索基于動態(tài)時間規(guī)整算法的DTW模型在孤立詞語音識別領(lǐng)域的應用,并結(jié)合基于FPGA的SOPC系統(tǒng),在嵌入式平臺上實現(xiàn)具有較好精度與速度的孤立詞語音識別系統(tǒng)。 本系統(tǒng)整體設計基于DE2開發(fā)平臺,采用基于Nios II的SOPC技術(shù)。采用這種解決方案的優(yōu)點是實現(xiàn)了片上系統(tǒng),減少了系統(tǒng)的物理體積和總體功耗;同時系統(tǒng)控制核心都在FPGA內(nèi)部實現(xiàn),可以極為方便地更新和升級系統(tǒng),大大地提高了系統(tǒng)的通用性和可維護性。 此外,由于本系統(tǒng)需要大量的高速數(shù)據(jù)運算,在設計中作者充分利用了Cyclone II芯片的豐富的硬件乘法器,實現(xiàn)了語音信號的端點檢測模塊,F(xiàn)FT快速傅立葉變換模塊,DCT離散余弦變換模塊等硬件設計模塊。為了提高系統(tǒng)的整體性能,作者充分利用了FPGA的高速并行的優(yōu)勢,以及配套開發(fā)環(huán)境中的Avalon總線自定義硬件外設,使系統(tǒng)處理數(shù)字信號的能力大大提高,其性能優(yōu)于傳統(tǒng)的微控制器和普通DSP芯片。 本論文主要包含了以下幾個方面: (1)結(jié)合ALTERA CYCLONE II芯片的特點,確定了基于FPGA語音識別系統(tǒng)的總體設計,在此基礎(chǔ)上進行了系統(tǒng)的軟硬件的選擇和設計。 (2)自主設計了純硬件描述語言的驅(qū)動電路設計,完成了高速語音采集的工作,并且對存儲數(shù)據(jù)芯片SRAM中的原始語音數(shù)據(jù)進行提取導入MATLAB平臺測試數(shù)據(jù)的正確性。整個程序測試的方式對系統(tǒng)的模塊測試起到重要的作用。 (3)完成高速定點256點的FFT模塊的設計,此模塊是系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵,實現(xiàn)高速實時的運算。 (4)結(jié)合SOPC的特性,設計了人機友好接口,如LCD顯示屏的提示反饋信息等等,以及利用ALTERA提供的一些驅(qū)動接口設計完成用戶定制的系統(tǒng)。 (5)進行了整體系統(tǒng)測試,系統(tǒng)可以較穩(wěn)定地實現(xiàn)實時處理的目的,具有一定的市場潛在價值。

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