一種基于FPGA的語音錄制與回放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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1．3語音采集模塊
語音采集單元頂層綜合模塊如圖4所示。系統(tǒng)通過語音采集模塊將語音芯片采集的聲音數(shù)據(jù)串／并轉(zhuǎn)換為16位PCM碼，聲音數(shù)據(jù)傳送至S-RAM存儲器內(nèi)保存，這里設(shè)置了4s錄音時(shí)間，用戶1次輸入3個(gè)孤立詞(如數(shù)字)，4×8KB=32KB，考慮到32KB的原始數(shù)據(jù)需要預(yù)處理、FIR濾波和歸一化。斷點(diǎn)檢測，所有處理后的數(shù)據(jù)仍然存入后續(xù)的SRAM地址中。檢測出的孤立詞分別存入獨(dú)立首地址后面。
1．4語音采集實(shí)時(shí)采樣
鎖相環(huán)PLL給予WM8731工作在18．4MHz時(shí)鐘頻率下，通過I2C總線控制器設(shè)置WM8731工作在8kHz的采樣頻率下。圖5為在嵌入式邏輯分析儀(SignalTapⅡLogicAnalyzer)下語音采集控制器的采樣圖。
圖5為實(shí)時(shí)采集圖，測試人現(xiàn)場讀入語音數(shù)據(jù)，模塊實(shí)時(shí)進(jìn)行語音采集回放。從圖中可見，左對齊語音采集過程一共有19個(gè)脈沖，其中前16個(gè)脈沖為有效語音數(shù)據(jù)提取脈沖，后3個(gè)脈沖為將來處理擴(kuò)展預(yù)留。有效語音提取出來之后便存人SRAM中。該模塊通過計(jì)數(shù)器，從啟動錄音開始，自動錄制4s的語音信號。
2語音錄制回放仿真
經(jīng)WM8731采集的語音信號轉(zhuǎn)換并存儲于SRAM，然后用SRAM中的數(shù)據(jù)將SRAM的語音數(shù)據(jù)導(dǎo)出，圖6為語音采集模塊處理后作者錄入的數(shù)字符號“1234”效果圖。
圖6是通過DE2控制面板軟件讀取SRAM前256KB數(shù)據(jù)(地址：O～0x1FFFF)在Matlab軟件上畫出來的圖形，同時(shí)為了對比，通過Matlab自帶的[y，fs，bits]=wavread(‘Blip’，[N1N2])，進(jìn)行同樣話語的錄制，用sound(x，fs，bits)對聲音進(jìn)行回放，仿真結(jié)果見圖6、圖7。從仿真圖可看出，以Matlab平臺為標(biāo)準(zhǔn)，FPGA實(shí)時(shí)采集與現(xiàn)實(shí)吻合。
3結(jié)語
該系統(tǒng)充分利用了FPGA的高速處理能力，自行設(shè)計(jì)采集模塊和I2C協(xié)議驅(qū)動模塊，并通過AWALON總線掛載在Nios軟核上，很好地實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)高速采集回放，充分體現(xiàn)了FPGA的優(yōu)越性能。同時(shí)結(jié)合SoPC設(shè)計(jì)理念，使系統(tǒng)一片式整合。
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