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基于FPGA語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).rar

資 源 簡(jiǎn) 介

近年來(lái),語(yǔ)音識(shí)別研究大部分集中在算法設(shè)計(jì)和改進(jìn)等方面,而隨著半導(dǎo)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(tái)的推出,語(yǔ)音識(shí)別實(shí)現(xiàn)平臺(tái)有了更多的選擇。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)在與DSP、FPGA、ASIC等器件為平臺(tái)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(guò)對(duì)現(xiàn)有各種語(yǔ)音特征參數(shù)與孤立詞語(yǔ)音識(shí)別模型進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)探索基于動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法的DTW模型在孤立詞語(yǔ)音識(shí)別領(lǐng)域的應(yīng)用,并結(jié)合基于FPGA的SOPC系統(tǒng),在嵌入式平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)具有較好精度與速度的孤立詞語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)。 本系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)基于DE2開(kāi)發(fā)平臺(tái),采用基于Nios II的SOPC技術(shù)。采用這種解決方案的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)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(shí)系統(tǒng)控制核心都在FPGA內(nèi)部實(shí)現(xiàn),可以極為方便地更新和升級(jí)系統(tǒng),大大地提高了系統(tǒng)的通用性和可維護(hù)性。 此外,由于本系統(tǒng)需要大量的高速數(shù)據(jù)運(yùn)算,在設(shè)計(jì)中作者充分利用了Cyclone II芯片的豐富的硬件乘法器,實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音信號(hào)的端點(diǎn)檢測(cè)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(shè)計(jì)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(shì),以及配套開(kāi)發(fā)環(huán)境中的Avalon總線自定義硬件外設(shè),使系統(tǒng)處理數(shù)字信號(hào)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(gè)方面: (1)結(jié)合ALTERA CYCLONE II芯片的特點(diǎn),確定了基于FPGA語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì),在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了系統(tǒng)的軟硬件的選擇和設(shè)計(jì)。 (2)自主設(shè)計(jì)了純硬件描述語(yǔ)言的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì),完成了高速語(yǔ)音采集的工作,并且對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)芯片SRAM中的原始語(yǔ)音數(shù)據(jù)進(jìn)行提取導(dǎo)入MATLAB平臺(tái)測(cè)試數(shù)據(jù)的正確性。整個(gè)程序測(cè)試的方式對(duì)系統(tǒng)的模塊測(cè)試起到重要的作用。 (3)完成高速定點(diǎn)256點(diǎn)的FFT模塊的設(shè)計(jì),此模塊是系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵,實(shí)現(xiàn)高速實(shí)時(shí)的運(yùn)算。 (4)結(jié)合SOPC的特性,設(shè)計(jì)了人機(jī)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(dòng)接口設(shè)計(jì)完成用戶定制的系統(tǒng)。 (5)進(jìn)行了整體系統(tǒng)測(cè)試,系統(tǒng)可以較穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理的目的,具有一定的市場(chǎng)潛在價(jià)值。

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