基于LD332O語(yǔ)音識別專(zhuān)用芯片實(shí)現的語(yǔ)音控制

摘要：語(yǔ)音控制機器已經(jīng)成為人機界面設計的一種重要手段。LD3320作為一款語(yǔ)音識別專(zhuān)用芯片，集成了語(yǔ)音識別處理器和一些外部電路，實(shí)現了有限詞匯的非特定人語(yǔ)音識別。文章介紹了LD3320芯片的基本功能、電路設計以及控制軟件的編寫(xiě)。
關(guān)鍵詞：語(yǔ)音識別；集成電路；LD3320

0 引言
語(yǔ)音不僅是人與人之間進(jìn)行信息交流最直接、最方便和最有效的工具，也是人與機器之間進(jìn)行通信的重要工具。過(guò)去的二三十年中，圖形用戶(hù)界面(Graphical User Interface，GUI)作為人與機器的通信接口取得了很大的進(jìn)展，但使用GUI仍然擺脫不了手的操作，某些場(chǎng)合仍有不便。因此，語(yǔ)音用戶(hù)界面(Voice User Interface，VUI)成為人們的下一個(gè)目標，人們希望通過(guò)聲音可以對機器發(fā)出指令。
語(yǔ)音識別有著(zhù)非常廣泛的應用領(lǐng)域，例如智能家電、智能家居、智能導航、智能玩具等等，這些領(lǐng)域下，語(yǔ)音識別提高了設備的易用性。另外，在某些場(chǎng)合，操作者需要用手控制其它設備，比如駕駛員駕駛過(guò)程中，或者非常強調響應時(shí)間，比如軍事訓練種情況的緊急處置，這些場(chǎng)合不允許操作者進(jìn)行復雜的操作，語(yǔ)音控制就成為一項必要的選擇。
語(yǔ)音識別屬于數字信號處理的研究領(lǐng)域，其算法初期是依靠計算機、數字信號處理器等來(lái)實(shí)現的，但隨著(zhù)微電子學(xué)和集成電路技術(shù)的新進(jìn)展，近年來(lái)不斷有語(yǔ)音識別集成電路投放市場(chǎng)。其中，ICRoute的LD3320就是一款性?xún)r(jià)比較高的芯片。

1 LD3320芯片介紹
LD3320是一顆基于非特定人語(yǔ)音識別(SI-ASR，Speaker Independent Automatic Speech Recognition)技術(shù)的語(yǔ)音識別／聲控芯片。該芯片集成了語(yǔ)音識別處理器和一些外部電路，包括ADC、DAC、麥克風(fēng)接口、聲音輸出接口等。該芯片不需要外接任何的輔助芯片如Flash、RAM等，直接集成在現有的產(chǎn)品中，即可以實(shí)現語(yǔ)音識別／聲控／人機對話(huà)功能。
LD3320完成非特定人語(yǔ)音識別，每次識別最多可以設置50項候選識別句，每個(gè)識別句可以是單字、詞組或短句，長(cháng)度為不超過(guò)10個(gè)漢字或者79個(gè)字節的拼音串。另一方面，識別句內容可以動(dòng)態(tài)編輯修改，因此可由一個(gè)系統支持多種場(chǎng)景。

芯片采用48腳QFN塑料封裝，工作供電為3．3V。芯片內部電路的簡(jiǎn)要邏輯圖如圖1所示。其核心是語(yǔ)音以別運算器，配合輸入、輸出、AD／DA轉換等模塊，完成語(yǔ)音識別的功能。LD3320還支持并行和串行接口，串行方式可以簡(jiǎn)化與其他模塊的連接。

2 LD3320的應用電路設計
LD3320的基本應用電路由一個(gè)微控制器(MCU)和LD3320組成。電路中的主控MCU芯片，是為了完成對LD3320芯片寄存器的操作。
對LD3320芯片的各種操作，都必須通過(guò)寄存器的操作來(lái)完成。比如設置標志位：讀取狀態(tài)；向FIFO寫(xiě)入數據；識別完成后獲得識別結果等。例如在編輯關(guān)鍵詞語(yǔ)時(shí)，主控MCU通過(guò)把關(guān)鍵詞語(yǔ)的拼音串設置進(jìn)LD3320相關(guān)寄存器來(lái)完成編輯。
其寄存器大體可以分為以下幾類(lèi)，FIFO數據緩存器、語(yǔ)音識別控制寄存器、音量調節、模擬電路和其它的輔助寄存器。寄存器讀寫(xiě)操作有2種方式，即標準并行方式和串行SPI方式。LD3320寄存器的地址空間為8位，編號從00H到FFH，可參考文獻。
本文選用的主控MCU是51內核的單片機STC10L08XE。演示的軟件程序全部燒錄在MCU的內置Flash中。主控MCU直接控制LD33203完成所有和語(yǔ)音識別相關(guān)的工作。
電源設計可以使用NS公司的LM1117-3．3芯片，為L(cháng)D3320提供3．3V的電壓：音頻輸入和輸出，可以使用柱極體MIC和0．5W的小喇叭；語(yǔ)音識別完成后，為了實(shí)現對后續電路的驅動(dòng)，可以利用MCU的串行口與其它模塊進(jìn)行連接。