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- UID
- 1023166
- 性别
- 男
- 来自
- 燕山大学
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TOP6 基于ARM的非特定人语音识别系统电路模块
微控制核心电路
系统采用ARM Cortex M3内核ST公司的32位高性能单片机STM32F103C8T6 为控制核心，该芯片可以达到72 MHz的工作频率，内置高速存储器（64 KB的闪存和20 KB的SRAM），拥有丰富的I/O口资源和链接到两条APB 总线的外设。包括了12 b 的ADC、通用16 b 的定时器、还包括I2C、SPI、USART、USB、CAN等总线或串行通信接口，片内资源和扩展接口都十分丰富，该微控制核心是专门设计于满足高稳定性、低功耗、实时性、高性价比的嵌入式产品应用。该内核芯片可以满足非特定人语音识别的功能要求，利用相关电路构成STM32F103C8T6 的最小系统，在硬件PCB 中还集成了功能引针输出接口、SD卡接口、USB下载\调试电路，用户按键、电源电路等，核心系统电路图如图3所示，配合其他外围扩展达到功能要求。
非特定人语音识别电路
本系统中选用IC Route公司生产的LD3320非特定人语音识别芯片，该芯片是非特定人语音识别的专用芯片，内部已经集成了语音识别处理器和一些信号调制电路，拥有高性能的A/D转换器、D/A转换器、麦克风音频信号输入接口、音频解码输出接口等，用户只需要用软件编辑好待识别的关键词列表，LD3320最大可以支持 50 条关键词句，把这些列别以字符的形式传送到芯片中，就可以对待识别的语音信号进行近似度分析，识别后输出结果。
LD3320 整体工作电路如图4 所示，总体上可以把电路图分为8个部分，分别是LD3320基础外围电路、电源电路、外部晶体振荡器电路、麦克风信号处理电路、去耦合滤波电路、解码音频去直流成分电路、功能引针输出电路、状态信号指示电路。语音识别单元对于电源供电电路的要求较高，电路中注重对供电纯净度的要求，由系统中的LDO芯片 LM1117-3.3 V为语音识别系统供电，加上电感、电容为供电进行滤波，RSTB为LD3320复位引脚，连接到主控制器进行复位控制。LD3320支持并行数据通信和串行数据通信，在本系统设计中考虑对主控I/O 资源的占用问题，故而选用串行通信方式对LD3320 进行数据传送和控制，LD3320 的MD 引脚通过上拉电阻钳位为高电平。SPI总线的SDI、SDO、SDCK和SCS引脚连接到主控芯片对应引脚。INTB为中断信号引脚，遇到识别结果输出或者是内部音频文件解码完成等状态，该引脚会对应输出电平状态通知主控。MBS引脚作为麦克风偏置电压输入，连接了RC电路，保证产生一个浮动电压供给麦克风信号。
嵌入式指纹处理系统模块电路模块
采用了MBF200的MCU模式获取指纹图像。它与DSP和CPLD的硬件连接如下：传感器的8位数据线直接与TMS320VC5402 的低8位数据线相连，读写信号线由EPM3032AE控制，通过编程可将采集到的指纹图像数据直接存储到SRAM 四页中的任意一页或两页中， 由于SRAM 每页最多只能提供48KW 的数据空间，为了后续编写指纹识别程序的方便，编写程序设置MBF200的寄存器将采集图像数据控制在48KB以内，本文所采集的指纹图像像素为 220×220，存于SRAM的第一页。另外，需要注意的是MBF200的两种起振方式：采用内部多谐振荡器起振，将MBF200的FSET 管脚通过者外接晶体振荡电路，使用外部时钟时通过XTAL1．XTAL2连接晶体电路来产生时钟信号。本文通过设置MBF200寄存器CTRLB的 XTALSEL位为低采用第一种起振方式。指纹采集部分的硬件连接如图2所示。
图2 指纹采集部分硬件连接图
USB接口扩展电路模块
考虑到模块板可能需要外挂海量存储器存储指纹模版及与PC机等上位机进行通信，采用CH375扩展了系统的USB接口，它是一个USB总线的通用设备接口芯片，无需用户编写驱动程序，CH375以C语言子程序库提供了USB存储设备的文件级接口，这些应用层接ISIAPI包含了常用的文件级操作，可以方便移植并嵌入到各种常用的单片机程序中，这样对USB 设备的通信就几乎和访问本地硬盘一样。它具有8位数据总线（D0-D7）、读（/RD）、写（/WR）、片选控制线（/CS）以及中断输出（/INT），可以方便地与TMS320VC5402进行连接。另外CH375有一个地址线A0，它占用两个地址位，当A0引脚为高电平时选择命令端口，可以写入命令; 当A0引脚为低电平时选择数据端口，可以读写数据，其硬件连接如图3所示。
图3 USB扩展硬件连接图
对于嵌入式指纹处理模块硬件的构建，考虑到整个模块所需实现的功能、成本和处理速度的要求，选用TI公司生产的DSP处理器TMS320VC5402作为整个模块的核心处理芯片，它是TI公司推出的一款性价比极高的DSP处理器，其内部包括4KW 的ROM，16KW 片内DARAM，2个定时器，4个外部中断，外部程序空间可扩展到1MW，并且它可工作在3种低功耗方式（IDLE1，IDLE2，IDLE3），能较好的满足本模块需要。指纹图像采集芯片选择FUJITSU公司推出的新一代固态指纹传感器MBF200。它是一款专为嵌入式系统设计的高性能、低功耗的电容指纹传感器。 |
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