基于DSP芯片TMS320C5410实现语音识别

《DSP应用技术》课程论文题目：基于DSP芯片TMS320C5410实现语音识别2目录内容摘要------------------------------------------------------------3关键字--------------------------------------------------------------31绪论--------------------------------------------------------------41.1课程研究背景-----------------------------------------------------41.2研究的内容及意义-------------------------------------------------42芯片概况介绍------------------------------------------------------52.1TMS320C54XX系列简介及评价---------------------------------------52.2TMS320C5410芯片内部原理及特点-----------------------------------63系统总体设计-----------------------------------------------------133.1语音识别系统结构示意图-----------------------------------------133.2内部系统构成----------------------------------------133.3系统内主要芯片的互联互控---------------------------------------143.4Intel8031单片机----------------------------------------------154DSP与单片机的区别-----------------------------------------------165结论------------------------------------------------------------16参考文献----------------------------------------------------------16Abstract----------------------------------------------------------17KEYWORDS---------------------------------------------------------173基于DSP芯片TMS320C5410实现语音识别专业：电子信息工程（应用电子技术方向）学号：200912701149学生姓名：指导老师姓名：【内容摘要】随着DSP技术的进步，计算能力更强、功耗更低和体积更小的DSP已经出现。本设计以DSP芯片TMS320C5410为核心，制作了一个能实现语音识别的功能。本设计主要包括DSP（TMS320C5410）、MCU（Intel8031）模块、FLASHIntel8031模块、液晶显示屏模块、蜂鸣器报警模块和供电模块等七部分，系统由MCU实现总线控制，接收外界键盘输入，并在显示屏上显示信息。使语音输入方式省去了大量的输入时间，降低了信息检索的复杂度，能满足用户的需要。在生活及生产中应用广泛，比如在语音拨号电话机、语音拨号+语音录音电话机、电话机伴侣、PDA、随身听、语音玩具、语音门户、声纹锁等具有很大的实用价值，具有广阔的应用前景。【关键字】TMS320C5410；芯片；语音识别；功能1绪论41.1课题研究背景数字信号处理器技术是工程实现的关键技术，数字信号处理的使用遍及通信、雷达、声纳、生物医学、机器人、语音和图片处理、虚拟现实及自动控制等领域。在未来数字数字化技术发展进程中，数字信号处理优势得到更加广泛的应用及普及。在生产数字信号处理器的全球企业中，TI公司是世界上应用最广、品种最多的DSP芯片生产厂家之一，该公司自从1982年推出第一款定点的DSP芯片TMS32010以来，相继推出了TMS320系列TMS320C1X、TMS320C21X、TMS320C2XX、TMS320C5X、TMS320C54X及TMS320C6X定点运算DSP,TMS32031X、TMS320C4X、TMS320C67X浮点运算DSP，以及TMS320C8X、多处理器DSP三类运算特性不同的DSP芯片。TMS320C54X是TI公司于1996年推出的第七代定点数字信号处理器。它的微处理器采用修正的增强型哈佛结构，片内有CPU、8条总线、RAM/ROM片内外设等硬件配置，加上高度专业化的指令系统，使TMS320C54X具有独特的特点]1[。1.2研究内容及意义DSP(TMS320C5410)是整个硬件系统的信号处理中心，完成语音识别、训练、编解码，语音经过DSP处理，MCU与DSP经常交换信息，一边实现友好的操作界面。系统由MCU实现总线控制，接收外界键盘输入，并在显示屏上显示信息。使语音输入方式省去了大量的输入时间，降低了信息检索的复杂度。语音识别集成了语音压缩解码、语音信号处理器DSP和大量FLASH存储器的数据管理等技术，该系统所应用的技术可应用于语音拨号电话机、语音拨号+语音录音电话机、电话机伴侣、PDA、随身听、语音玩具、语音门户、声纹锁等。2芯片概况介绍2.1TMS320C54XX系列简介及评价TMS320C54X芯片采用先进的修正哈佛结构和8条4组总线结构使处理器的性能有极大的提高。它的独立的程序和数据总线允许同时访问程序存储器和数据存储器，实现高度并行操作，例如可以在一条指令中，同时执行3次读操作和1次写操作。此外还可以在数据总线和程序总线之间相互传送数据，从而使处理器具有在单个周期内同时执行算术运算、逻辑运算、移位操作、5乘法累加运算以及访问程序和数据存储器的强大功能。在加上采用模块化设计现金的集成电路设计以及先进的集成电路技术，芯片的功耗小，成本低的强大好处]2[。2.2TMS320C5410芯片内部原理及特点2.2.1TMS320C54XX的内部结构框图及主要特性图1是ˊC54XX的功能结构框图图1C54XX功能结构框图2.2.2TMS320C54X主要特性(1)CPU部分程序／数据ROM程序／数据RAMD(15－0)A(15－0)程序／数据总线CPUMACALU移位器累加器寻址单元17×17乘法器40bit加法器舍入饱和40bitALU比较选择单元(Viterbi)指数编码器40bit桶形移位寄存器(－16～31)40bitACCA40bitACCB8个辅助寄存器2个地址产生单元电源管理DMACh0Ch1Ch2Ch3Ch4Ch5外设总线JTAG／测试仿真控制通用I／O定时器定时器主机接口(HPI)多通道缓冲串口(McBSP)多通道缓冲串口(McBSP)PLL时钟发生器S／W等待状态发生器6先进的多总线结构：包括一组程序总线(PAB、PB)，三组数据总线(CAB、CB，DAB、DB，EAB、EB，)；40位算术逻辑单元(ALU)：包括40位桶形移位寄存器和两个独立的40位累加器；17-Bitx17-Bit并行乘法器连接40-Bit专用加法器，可以非流水的进行单周期乘法/累加(MAC)操作；适于Viterbi运算的比较、选择、存储单元(CSSU)指数编码器：可在单个周期内计算40位累加器值的指数；两个地址产生器：包括8个辅助寄存器和两个辅助寄存器的算术运算单元；(2)存储器可寻址存储空间达192K字(程序、数据及I/O各64K×16Bit)，ˊC548,ˊC549,ˊC5410,ˊC5416,ˊC5420等芯片还带有扩展的程序存储器；典型C5400系列芯片存储器配置表(以word计)FeaturesˊC541～8ˊ549ˊC5402ˊC5409ˊC5410ˊC5416ˊC5420RAM5K～32K32K16K32K64K128K200KROM2K～48K16K4K16K16K16K—(3)指令集重复单条指令和块重复指令操作；存储器块传送提令；32-bit长操作数指令；可同时读2或3个操作数指令；具有并行保存和并行加载的算术指令；条件保存指令；中断快速返回指令；(4)片内外设典型C5400芯片外设配置7FeaturesˊC541～8ˊ549ˊC5402ˊC5409ˊC5410ˊC5416ˊC5420McBSP——23336BSP0-22—————TDM0or11—————HPI8bit8bit8bit8/16bit8bit8/16bitDMA——6channel6channel6channel6channel12channelTimer1121112软件可编程等待状态发生器；可编程分区转换逻辑电路；带有片内振荡器或用外部时钟源的片内锁相环（PLL）时钟发生器；外部总线关断控制，以断开外部的数据总线、地址总线和控制信号；具有总线保持功能的数据总线；可编程定时器；根据不同型号芯片配置有时分多路串口（TDM），缓冲串口（BSP）或多通道缓冲串口（McBSP）；并行主机接口（HPI）；（5）电源功耗控制可用IDLE1、IDLE2和IDLE3指令控制其降功耗模式；可控制是否输出CLOUT信号；（6）在片仿真接口具有符合IEEE1149.1标准的边界扫描逻辑接口（JTAG）；（7）不同型号芯片单周期执行时间FeaturesˊC541～8ˊ549ˊC5402ˊC5409ˊC5410ˊC5416ˊC54208频率（MHZ）40～80120100100100160100MIPS40～80120100100100160200周期时间(n-s)25～1258.331010106.2510核电压(V)32.51.81.82.51.51.8I/O电压(V)3.33.33.33.33.33.33.3图2是TMS320C54X的内部硬件组成框图。ˊC54X芯片采用先进的修正哈佛结构和8条4组总线结构使处理器的性能有极大的提高。它的独立的程序和数据总线允许同时访问程序存储器和数据存储器，实现高度并行操作，例如可以在一条指令中，同时执行3次读操作和1次写操作。此外还可以在数据总线和程序总线之间相互传送数据，从而使处理器具有在单个周期内同时执行算术运算、逻辑运算、移位操作、乘法累加运算以及访问程序和数据存储器的强大功能]3[。图3TMS320C54XDSP内部硬件组成框图2.2.3总线结构9从ˊC54X结构图中可以看出ˊC54X片内有8条16位主总线，1组程序总线（PB，PAB），2组读数据总线(CB、CAB；DB、DAB)，1组写数据总线（EB、EAB）。这些总线的功能如下：程序总线（PB，PAB）传送取自程序存储器的指令代码和立即操作数；3组数据总线将内部各单元（如CPU、数据地址生成电路、程序地址生成电路、片内外设电路以及数据存储器）连接一起；4组地址总线（PAB、CAB、DAB和EAB）传送执行指令所需的地址。ˊC54X通过使用两个辅助寄存器算术单元（ARAU0和ARAU1），每周期可以产生两个数据存储器地址。作为改进的哈佛结构功能，ˊC54X的PB总线还有二个改进功能：一是PB能够将存放在程序空间中的操作数（如系数表）传送到乘法器和加法器，执行乘法/累加操作；二是通过数据传送指令（如MVPD和READA指令）把数据传送到数据空间的目的地。这种改进功能，连同双操作数的特性，支持在一个周期内执行3操作数指令（如FIRS指令），提高运算效率。ˊC54X还有一条片内的双向总线，用于对片内外设的寻址，通过CPU接口中的总线交换器与DB和EB相连接，利用这组总线的访问，需要2个或更多的机器周期进行读和写，具体时间取决于外设电路的结构。对所有ˊC54X，图4下半部所示的中央处理