采用定點(diǎn)DSP處理芯片ADSP2181的語(yǔ)音信號的識別

　　用16b的定點(diǎn)DSP實(shí)現語(yǔ)音識別算法時(shí)，雖然程序的運行速度提高了，但是數據精度比較低。這可能由于中間過(guò)程的累計誤差而引起運算結果的不正確。為了提高數據的運算精度，在程序中采用了以下的處理方法：

　　(1)擴展精度

　　在精度要求比較高的地方，將計算的中間變量采用32b，甚至48b來(lái)表示。這樣，在指令條數增加不多的情況下卻使運算精度大大提高了。

　　(2)采用偽浮點(diǎn)法來(lái)表示浮點(diǎn)數

　　偽浮點(diǎn)法即用尾數+指數的方法來(lái)表示浮點(diǎn)數。這時(shí)，數據塊的尾數可以采用Q1.15數據格式，數據塊的指數相同。這種表示數據的方法有足夠大的數據范圍，可以完全滿(mǎn)足數據精度的要求，但是需要自己編寫(xiě)一套指數和尾數運算庫，會(huì )額外增加程序的指令數和運算量，不利于實(shí)時(shí)實(shí)現。

　　以上兩種方法，都可以提高運算精度，但在實(shí)際操作時(shí)，要根據系統的要求和算法的復雜度，來(lái)權衡考慮。

　　3.3 變量的維護

　　在高級語(yǔ)言中，有全局變量與局部變量存儲的區別，但在DSP程序中，所有聲明的變量在鏈接時(shí)都會(huì )分給數據空間。所以如果按照高級語(yǔ)言那樣定義局部變量，就會(huì )浪費大量的DSP存儲空間，這對數據空間較為緊張的定點(diǎn)DSP來(lái)說(shuō)，顯然是不合理的。為了節省存儲空間，在編寫(xiě)DSP程序時(shí)，最好維護好一張變量表。每進(jìn)入一個(gè)DSP子模塊時(shí)，不要急于分配新的局部變量，應優(yōu)先使用已分配但不用的變量。只有在不夠時(shí)才分配新的局部變量。

　　3.4 循環(huán)嵌套的處理

　　語(yǔ)音識別算法的實(shí)現，有許多是在循環(huán)中實(shí)現的。對于循環(huán)的處理，需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

　　(1)ADSP2100系列DSP芯片中，循環(huán)嵌套最多不能超過(guò)4重，否則就會(huì )發(fā)生堆棧溢出，導致程序不能正確執行。但在語(yǔ)音識別的DSP程序中，包括中斷在內的嵌套程序往往超過(guò)4重。這時(shí)不能使用DSP提供的do…unTIl…指令，只能自己設計出一些循環(huán)變量，自己維護這些變量。由于這時(shí)沒(méi)有使用DSP的循環(huán)堆棧，所以也不會(huì )導致堆棧溢出。另外，如果采用jump指令從循環(huán)指令中跳出，則必須維護好PC，LOOP和CNTR三個(gè)堆棧的指針。

　　(2)盡量減少循環(huán)體內的指令數。在多重循環(huán)的內部，減少指令數有利于降低程序的執行次數。這樣有利于減少程序的執行時(shí)間、提高操作的實(shí)時(shí)性。

　　3.5 采用模塊化的程序設計方法

　　在語(yǔ)音識別算法的實(shí)現中，為了便于程序的設計和調試，采用了模塊化的程序設計方法。以語(yǔ)音識別的基本過(guò)程為依據進(jìn)行模塊劃分，每個(gè)模塊再劃分為若干個(gè)子模塊，然后以模塊為單元進(jìn)行編程和調試。在編寫(xiě)程序之前，首先用高級語(yǔ)言對每個(gè)模塊進(jìn)行算法仿真，在此基礎上再進(jìn)行匯編程序的編寫(xiě)。在調試時(shí)，可以采用高級語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言對比的調試方式，這樣可以通過(guò)跟蹤高級語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言的中間狀態(tài)，來(lái)驗證匯編語(yǔ)言的正確性，并及時(shí)的發(fā)現和修改錯誤，縮短編程周期。另外，在程序的編寫(xiě)過(guò)程中，應在關(guān)鍵的部分加上必要的注釋與說(shuō)明，以增強程序的可讀性。

　　在總調時(shí)，需要在各模塊中設置好相應的人口參數與出口參數，維護好堆棧指針與中間變量等。

　　3.6 利用C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言的混合編程

　　現在，大多數的DSP芯片都支持匯編語(yǔ)言與C或C++語(yǔ)言的混合編程，ADSP2181也不例外。用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)DSP程序具有縮短開(kāi)發(fā)周期、降低程序復雜度的優(yōu)點(diǎn)，但是，程序的執行效率卻不高，會(huì )增加額外的機器周期，不利于程序的實(shí)時(shí)實(shí)現。為此，在用C語(yǔ)言編寫(xiě)語(yǔ)音識別算法時(shí)，我們采用了定點(diǎn)化處理技術(shù)。ADSP2181是16位定點(diǎn)處理器，定點(diǎn)化處理應注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

　　(1)ADSP2181支持小數和整數兩種運算方式，在計算時(shí)應選擇小數方式，使計算結果的絕對值都小于1;

　　(2)用雙字定點(diǎn)運算庫代替C語(yǔ)言的浮點(diǎn)庫，提高運算精度;

　　(3)注意在每次乘加運算之后進(jìn)行飽和操作，防止結果的上溢和下溢;

　　(4)循環(huán)處理后的一組數據可能有不同的指數，要進(jìn)行歸一化處理，以便后續定點(diǎn)操作對指數和尾數部分分別處理。

　　4 結 語(yǔ)

　　用定點(diǎn)DSP芯片構成的語(yǔ)音識別系統有著(zhù)廣泛的應用前景，在編寫(xiě)語(yǔ)音識別算法時(shí)，對其進(jìn)行定點(diǎn)化處理以及一些原則和方法對其他類(lèi)似的算法也有著(zhù)現實(shí)指導意義。在實(shí)際應用中，應注意根據DSP芯片的特點(diǎn)，對算法進(jìn)行優(yōu)化，使得DSP芯片的性能得到充分的發(fā)揮。