基于NXPK60的語音信號處理系統設計

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。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，其設計穩定，開發周期短。

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，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，實現對語音信號的采集，將采集后語音信號通過通用的音調譯碼器，經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

晶振是微控制器內部產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生可靠的復位信號，從而使各個單元進人正常的工作狀態。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語音特征分析，根據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據。故需將其分為多個模塊，用于存放不同情況下的數據。CPU在讀取Flash中數據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故障，從而造成系統出錯，把系統從一個未知的狀態帶到一個可知的初始化狀態，從而提高系統的安全性。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，其廣泛運用于各行業。本設計的特征分析較好的分析出語音信號中各種音調，便于機器了解語音意義。