基于NXPK60的语音信号处理系统设计

项建辉

摘要：本设计在语音识别原理的基础上，基于NXP K60所设计的语音信号处理系统。通过时域特征分析、短时分析等相结合的方式将语音特征信息提取出来，从而实现语音信号处理。设计分为硬件设计和软件设计。通过不同音调所具备的能量不同，将浊音与清音分离，声母和韵母分开，以实现最佳的处理。此外，K60高效的处理核心大大提高了语音信号处理的准确性，同时ARM技术作为主流设计技术之一，其设计稳定，开发周期短。

关键词：语音信号;特征信息;时域特征分析

中图文分类号：TN492 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）14-0122-02

随着计算机技术的飞速发展，各式各样的智能化仪器步人人们的生活。而语音作为交流的重要途径，因其所具备的符号性，就如何准确地控制仪器或是与仪器交流成了重中之重地问题。目前就语音信号处理来说，近几十年来取得了不小成就，在诸多领域也广受欢迎。本设计介绍的是基于NXP K60的语音特征分析系统，利用ARM设计一个特征提取装置。

1整体设计方案

本文设计的语音信号处理系统整体分为两大模块即硬件模块和软件模块，其中硬件模块又分为语音信号采集模块、特征信号分析结果显示模块、电源模块、复位电路模块和晶振电路模块。整个设计通过话筒输入语音信号，实现对语音信号的采集，将采集后语音信号通过通用的音调译码器，经由译码器译码后传送到STM32微控制器进行短时分析、时域特征分析，最后通过数字示波器将不同的特性通過波形形式显示出来，如图1所示。

2系统硬件电路模块的设计

2.1语音信号采集设计的选择

对于所需的语音信号，通过话筒对其进行采集，之后经过译码后的语音信号输出到STM32微控制器进行处理分析。

2.2电源电路模块的设计

电源电路作为整个系统正常运行的保障所在，其设计重中之重。在K60中几种电源引脚如表l所示。

2.3晶振电路的设计

晶振是微控制器内部产生微控制器所需要的时钟频率的器件，晶振的存在就是为了确保微控制器可以正常工作。如图2所示。

2.4复位电路的设计

复位电路的设计主要是产生可靠的复位信号，从而使各个单元进人正常的工作状态。复位电路设计有多种复位方式，如上电复位、外部引脚复位、看门狗复位、软件复位等。

3软件设计

软件设计主要是实现语音特征分析，根据特性分析的步骤通过程序编写的方式，通过软件控制硬件电路工作，并完成语音特征分析的目的。

3.1Flash设计

Flash，闪存寄存器，在本次设计中用于存放临时数据。故需将其分为多个模块，用于存放不同情况下的数据。CPU在读取Flash中数据时可通过软件直接读取，不需初始化flash。但需注意的是由于保护措施的存在，flash只能通过指令来进行操作。

3.2 WDOG看门狗定时器设计

看门狗定时器，用于防止微控制器突然出现故障，从而造成系统出错，把系统从一个未知的状态带到一个可知的初始化状态，从而提高系统的安全性。需注意，为避免看门狗超时复位，在设计程序的时候要及时进行喂狗操作，即对看门狗计时复位。

3.3 LPTMR低功耗定时器设计

LPTMR在所有的运行模式下都可以配置为定时器或脉冲计数器，这里其中一个功能是计时，当达到时间让程序进行喂狗。

4系统主要测试流程图

5结束语

语音信号特征分析是语音识别技术中重要一环，其广泛运用于各行业。本设计的特征分析较好的分析出语音信号中各种音调，便于机器了解语音意义。