基于DSP的聲控系統設計與實現

　　系統軟件設計

　　軟件設計中最重要的部分就是編寫語音識別程序。語音識別過程本質上是一種多維模式識別過程。針對凌陽單片機編寫語音識別程序，主要可以分為：訓練、辨識、辨識結果輸出三部分。

　　1 訓練程序

　　當程序第一次運行時，需要進行語音識別訓練。完成識別訓練后，會在FLASH 存儲器中設定標志位，下次重新啟動時，可以跳過語音訓練過程，直接進行語音識別程序。如果用戶需要重新訓練，也可以通過按鍵來擦除標志位，該部分程序框圖如下：

　　2 語音識別程序

　　語音識別程序是整個程序編寫過程中最重要的部分， 主要可以分為辨識器初始化、識別過程實時監控、獲取辨識結果和終止辨識四部分。

　　2.1 辨識初始化

　　辨識初始化使用void BSR_InitRecognizer (int AudioSource)函數來實現。當參數AudioSource 取1 時為LINE_IN 電壓模擬量輸入;當參數AudioSource 取0 時為MIC 語音輸入。

　　2.2 識別過程實時監控

　　該功能調用void BSR_EnableCOUIndicator()函數來實現，主要用來辨識是否正常工作。如果辨識正常，CPU 會產生一個占空比為50%的方波。如果CPU 超載，則會產生不穩定的波形，這時為了避免語音辨識產生錯誤信息，就需要刪除命令或者優化程序。

　　2.3 獲取辨識結果

　　該功能調用int BSR_GetResult()函數來實現，當無命令識別出來時，返回值為0;當識別器未初始化或識別未激活返回-1;當識別不合格時返回-2;當識別出來時，返回命令的序號。

　　2.4 終止辨識

　　該功能調用void BSR_StopRecognizer()函數實現，主要用于停止識別，并關閉FIQ_TMA 中斷。

　　3 辨識結果輸出

　　通過BSR_GetResult()可以得到命令的序列號，將命令的序列號改寫成Voyager II 型機器人的相關協議， 然后通過RS232口傳輸給機器人即可達到語音控制的目的。

　　4 串口通信程序

　　為了方便用戶對Voyager II 型機器人進行二次開發， 北京博創興盛機器人技術有限公司提供了標準串行接口， 并制定了詳細的通信協議，供用戶使用。為了提高通信的效率和穩定性，在Voyager II 型機器人內部，先將RS-232 標準電平轉換為TTL電平，再將TTL 電平通過MAX491 轉換為RS-485 的標準電平。

　　由于協議中，只支持一個主機，所以在本聲控系統中，將聲控系統的單片機作 為整個硬件系統的主機， 即整個硬件系統的最高管理者，其地址默認為0.其他設備的地址默認為1-255.具體分配如下：系統設備占用地址0x01-0x0F;電機設備地址 0x100-0x1F;系統保留地址為0x20-0x7F;用戶設備地址：0x80-0xAF;在系統運行過程中，主機一直占用自己的TXD 線，從機的RXD 線在不進行通信時為高阻狀態，只有在接收到與自己地址相符的數據幀時，才能占用總線，一旦通信結束，立即釋放總線，回到高阻狀態。

　　主機和從機采用標準的“一問一答”通信機制，如果主機的命令需要有數據反饋，則返回需要的數據;如果不需要數據反饋，就返回上位機發送的命令。

　　下面，以控制機器人前進為例說明串口通信的協議格式：

　　(1)發送固定通信字頭兩字節：0x55 0xAA

　　(2)發送接收設備地址：0x01

　　(3)發送數據長度：0x04

　　(4)發送命令字：0x26

　　(5)發送左電機速度兩字節：0x00 0x06

　　(6)發送右電機速度兩字節：0x00 0x06

　　(7)發送數據效驗和：0x3A

　　在明確了協議格式和需要發送的內容之后， 就可以編寫串口通信程序。首先，根據SPCE061A 的PLL 頻率和需要設定的波特率，計算出P_UART_BaudScalarHigh 和P_UART_BaudScalar-Low 的取值，完成串口參數的設定。在完成設定后，將需要發送的數據存儲到P_UART_Data 中，SPCE061A 就可以將數據發送給Voyager II 型機器人。由于，SPCE061A 的串口每次只能發送1個字節的數據，所以需要采用循環的方式，依次將通信內容發送給Voyager II 型機器人。Voyager II 型機器人收到指令后， 就可以按照指令，進行相應的動作。

　　總結

　　本系統采用了低成本 的DSP-SPCE061A 作為主控芯片，和傳統的基于PC 機的語音識別系統相比， 雖然識別的語音庫相對較少，但是其具有低成本、低功耗、體積小和使用靈活方便等特點，不僅適合于中、小型機器人，還適合于教學科研使用。所以，本聲控系統 具有良好的市場前景和廣闊的使用空間。