基于FPGA語音識別系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來，語音識別研究大部分集中在算法設(shè)計和改進(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，新的硬件平臺的推出，語音識別實(shí)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?、小型化方向發(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(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)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(yīng)用，并

2、結(jié)合基于FPGA的SOPC系統(tǒng)，在嵌入式平臺上實(shí)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(shè)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(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)計中作者充分利用了Cyclone II

3、芯片的豐富的硬件乘法器，實(shí)現(xiàn)了語音信號的端點(diǎn)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(shè)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(shè)，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(diǎn)，確定了基于FPGA語音識

4、別系統(tǒng)的總體設(shè)計，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了系統(tǒng)的軟硬件的選擇和設(shè)計。 （2）自主設(shè)計了純硬件描述語言的驅(qū)動電路設(shè)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(jìn)行提取導(dǎo)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(diǎn)256點(diǎn)的FFT模塊的設(shè)計，此模塊是系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)高速實(shí)時的運(yùn)算。 （4）結(jié)合SOPC的特性，設(shè)計了人機(jī)友好接口，如L