基于DSP的聲控系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

　　系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　軟件設(shè)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(zhì)上是一種多維模式識別過程。針對凌陽單片機(jī)編寫語音識別程序，主要可以分為：訓(xùn)練、辨識、辨識結(jié)果輸出三部分。

　　1 訓(xùn)練程序

　　當(dāng)程序第一次運(yùn)行時，需要進(jìn)行語音識別訓(xùn)練。完成識別訓(xùn)練后，會在FLASH 存儲器中設(shè)定標(biāo)志位，下次重新啟動時，可以跳過語音訓(xùn)練過程，直接進(jìn)行語音識別程序。如果用戶需要重新訓(xùn)練，也可以通過按鍵來擦除標(biāo)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(shí)時監(jiān)控、獲取辨識結(jié)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(shù)來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)參數(shù)AudioSource 取1 時為LINE_IN 電壓模擬量輸入;當(dāng)參數(shù)AudioSource 取0 時為MIC 語音輸入。

　　2.2 識別過程實(shí)時監(jiān)控

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

　　2.3 獲取辨識結(jié)果

　　該功能調(diào)用int BSR_GetResult()函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)無命令識別出來時，返回值為0;當(dāng)識別器未初始化或識別未激活返回-1;當(dāng)識別不合格時返回-2;當(dāng)識別出來時，返回命令的序號。

　　2.4 終止辨識

　　該功能調(diào)用void BSR_StopRecognizer()函數(shù)實(shí)現(xiàn)，主要用于停止識別，并關(guān)閉FIQ_TMA 中斷。

　　3 辨識結(jié)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(jī)器人的相關(guān)協(xié)議， 然后通過RS232口傳輸給機(jī)器人即可達(dá)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(jī)器人進(jìn)行二次開發(fā)， 北京博創(chuàng)興盛機(jī)器人技術(shù)有限公司提供了標(biāo)準(zhǔn)串行接口， 并制定了詳細(xì)的通信協(xié)議，供用戶使用。為了提高通信的效率和穩(wěn)定性，在Voyager II 型機(jī)器人內(nèi)部，先將RS-232 標(biāo)準(zhǔn)電平轉(zhuǎn)換為TTL電平，再將TTL 電平通過MAX491 轉(zhuǎn)換為RS-485 的標(biāo)準(zhǔn)電平。

　　由于協(xié)議中，只支持一個主機(jī)，所以在本聲控系統(tǒng)中，將聲控系統(tǒng)的單片機(jī)作 為整個硬件系統(tǒng)的主機(jī)， 即整個硬件系統(tǒng)的最高管理者，其地址默認(rèn)為0.其他設(shè)備的地址默認(rèn)為1-255.具體分配如下：系統(tǒng)設(shè)備占用地址0x01-0x0F;電機(jī)設(shè)備地址 0x100-0x1F;系統(tǒng)保留地址為0x20-0x7F;用戶設(shè)備地址：0x80-0xAF;在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，主機(jī)一直占用自己的TXD 線，從機(jī)的RXD 線在不進(jìn)行通信時為高阻狀態(tài)，只有在接收到與自己地址相符的數(shù)據(jù)幀時，才能占用總線，一旦通信結(jié)束，立即釋放總線，回到高阻狀態(tài)。

　　主機(jī)和從機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)的“一問一答”通信機(jī)制，如果主機(jī)的命令需要有數(shù)據(jù)反饋，則返回需要的數(shù)據(jù);如果不需要數(shù)據(jù)反饋，就返回上位機(jī)發(fā)送的命令。

　　下面，以控制機(jī)器人前進(jìn)為例說明串口通信的協(xié)議格式：

　　(1)發(fā)送固定通信字頭兩字節(jié)：0x55 0xAA

　　(2)發(fā)送接收設(shè)備地址：0x01

　　(3)發(fā)送數(shù)據(jù)長度：0x04

　　(4)發(fā)送命令字：0x26

　　(5)發(fā)送左電機(jī)速度兩字節(jié)：0x00 0x06

　　(6)發(fā)送右電機(jī)速度兩字節(jié)：0x00 0x06

　　(7)發(fā)送數(shù)據(jù)效驗(yàn)和：0x3A

　　在明確了協(xié)議格式和需要發(fā)送的內(nèi)容之后， 就可以編寫串口通信程序。首先，根據(jù)SPCE061A 的PLL 頻率和需要設(shè)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(shù)的設(shè)定。在完成設(shè)定后，將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)存儲到P_UART_Data 中，SPCE061A 就可以將數(shù)據(jù)發(fā)送給Voyager II 型機(jī)器人。由于，SPCE061A 的串口每次只能發(fā)送1個字節(jié)的數(shù)據(jù)，所以需要采用循環(huán)的方式，依次將通信內(nèi)容發(fā)送給Voyager II 型機(jī)器人。Voyager II 型機(jī)器人收到指令后， 就可以按照指令，進(jìn)行相應(yīng)的動作。

　　總結(jié)

　　本系統(tǒng)采用了低成本 的DSP-SPCE061A 作為主控芯片，和傳統(tǒng)的基于PC 機(jī)的語音識別系統(tǒng)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(diǎn)，不僅適合于中、小型機(jī)器人，還適合于教學(xué)科研使用。所以，本聲控系統(tǒng) 具有良好的市場前景和廣闊的使用空間。