一、硬件設(shè)計(jì)

SU03T語(yǔ)音模塊是一個(gè)集成了語(yǔ)音控制的聲音識(shí)別模塊。它采用專用的音頻處理芯片VAG6810和一顆STM32F103芯片配合使用。

這個(gè)模塊主要由麥克風(fēng)、按鍵外設(shè)、幾個(gè)芯片以及連接線組成。其中麥克風(fēng)負(fù)責(zé)收集用戶的語(yǔ)音指令，外設(shè)負(fù)責(zé)讀取按鍵開關(guān)狀態(tài)，音頻處理芯片負(fù)責(zé)對(duì)聲音進(jìn)行處理，STM32F103芯片負(fù)責(zé)控制模塊的運(yùn)行和對(duì)外部天線的控制。

下面是連接線的具體接口：

GND     -   地線
VCC     -   電源正極
TXD     -   數(shù)據(jù)輸出
RXD     -   數(shù)據(jù)接收
ADC     -   麥克風(fēng)輸入管腳
KEY     -   按鍵輸入管腳
SP+-   -   喇叭輸出管腳
ANT     -   外接天線控制管腳

二、語(yǔ)音指令匹配

SU03T模塊支持18種語(yǔ)音指令的控制。當(dāng)用戶說出語(yǔ)音指令時(shí)，模塊會(huì)將指令與預(yù)定義的指令進(jìn)行匹配。如果匹配成功，模塊就會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的操作，例如開啟或關(guān)閉設(shè)備。

語(yǔ)音指令匹配過程如下：

用戶說出語(yǔ)音指令，麥克風(fēng)收集聲音信號(hào)。 模塊將麥克風(fēng)收集到的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，即語(yǔ)音指令。 模塊用快速傅里葉變換（FFT）對(duì)語(yǔ)音指令進(jìn)行處理得到一個(gè)頻譜圖。 將頻譜圖與預(yù)定義的模板進(jìn)行比較，找到最佳匹配。 根據(jù)最佳匹配確定語(yǔ)音指令的類型，執(zhí)行相應(yīng)的操作。

下面是匹配指令的部分代碼：

#define CMD_NUM     18
#define CMD_BUF_LEN 100

//定義18種語(yǔ)音指令
static char* cmdBuf[CMD_NUM] = {
    "KZMSLW", "GBMSLW", "KJMJT", "GSMJT", "KJPZMT", "GSPZMT",
    "BZFX", "GGFX", "ZCFS", "CQWJ", "TCWJ", "CYKZ", "GFJX", "SZCZ",
    "TCTK", "CTTK", "SJTK", "AKTK"
};

//匹配語(yǔ)音指令
void matchCmd(char* cmd)
{
    char buf[CMD_BUF_LEN];
    memcpy(buf, cmd, strlen(cmd));
    buf[strlen(cmd)] = '\0';
    for(int i = 0; i < CMD_NUM; i++)
    {
        if(strcmp(buf, cmdBuf[i]) == 0)
        {
            //執(zhí)行相應(yīng)操作
            executeCmd(i);
            break;
        }
    }
}

三、語(yǔ)音識(shí)別率控制

由于語(yǔ)音指令的識(shí)別受到外部環(huán)境的干擾，因此在設(shè)計(jì)SU03T模塊時(shí)需要考慮控制語(yǔ)音識(shí)別率的問題。

為了提高語(yǔ)音識(shí)別率，可以采取以下措施：

在開發(fā)過程中，需要對(duì)模塊進(jìn)行多場(chǎng)景的測(cè)試，收集不同環(huán)境下的語(yǔ)音信號(hào)。 通過調(diào)整麥克風(fēng)的位置和方向來獲取更清晰的語(yǔ)音指令。 對(duì)預(yù)定的語(yǔ)音模板進(jìn)行優(yōu)化和更新，提高匹配的準(zhǔn)確度。

四、語(yǔ)音合成

SU03T模塊還具有語(yǔ)音合成功能。當(dāng)用戶需要模塊回應(yīng)時(shí)，模塊可以自動(dòng)生成語(yǔ)音并輸出到外部喇叭。

語(yǔ)音合成過程如下：

選擇合成所需語(yǔ)音的文字內(nèi)容。 將選定的文字轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的音素序列。 利用差分重構(gòu)技術(shù)生成語(yǔ)音波形。 將合成的語(yǔ)音波形輸入到輸出緩沖區(qū)并輸出到外部喇叭。

下面是合成語(yǔ)音的部分代碼：

//輸入的文本信息，最多60個(gè)字
#define INPUT_TEXT_LEN 60
static char inputText[INPUT_TEXT_LEN] = "歡迎您使用SU03T語(yǔ)音模塊！";

//TTS合成
void TTS(void)
{
    uint16_t i;
    char *inputVocoderString = inputText;
    
    //將文字轉(zhuǎn)換成語(yǔ)音波形數(shù)據(jù)
    VOCODER_ProcessString(&inputVocoderString, outputBuffer);
    
    //寫入音頻數(shù)據(jù)到DA輸出
    for(i = 0; i < ((VOCODER_BUFFER_SIZE)/2); i++)
    {
        DAC->DHR12R1 = (unsigned int)outputBuffer[i];
        while(!DAC_GetFlagStatus(DAC_FLAG_DMAUDR1)){};
        DAC_ClearFlag(DAC_FLAG_DMAUDR1);
    }
}