嵌入式语音识别处理ISD-SR3000的特性及应用

摘要：ISD-SR3000是Winbond公司推出的新型嵌入式语音识别处理器，它由语音识别引擎、语音压缩引擎和录间功能组成。并带有最优指令系统为核心的PISC/PSP、灵活的CODEC接口和串行主控制器接口，文中介绍了ISD-SR3000的特点、引脚排列和功能。给出了一个用SR3000组成的语音识别系统电路。

关键词：语音识别 微处理器 CODEC SR3000

1 概述

ISD-SR3000是Winbond公司推出的新型嵌入式语音识别处理器，它由语音识别引擎、语音压缩引擎和录音功能部分组成。芯片内包含一个以最优指令系统为核心的并行PISC/DSP、灵活的CODEC接口和一个串行主控制器接口。

ISD-SR3000中的语音识别引擎使用成熟的Hidden Markov模型（HMMS），因而能够识别连续的语音信号，并可与数字信号相连。同时可以由用户选择单语音用户命令、连接数字信号命令和定义说话者命令。

定义说话者命令允许用户分类和辨识声音标签。声音标签可作为用户命令进行姓名目录管理。单用户命令、语音提示符和被定义的说话者的声音标签可储存在外部存储器中。

该芯片可支持单语音用户连续输入语音，并支持用户定义的语音标签，还可为特性抽取实时音质模型查找提供最优化的识别引擎。该芯片提供有μ律、A律或线形CODEC接口以及到主控制器的串行接口。在3.3～5V供电时，其语音识别的电流为40mA，而在低功耗模式时仅为12mA。SR3000语音识别处理器可广泛应用在可存储的仪器仪表、自动化控制系统、无线电话、蜂窝电话、家庭网络、英特网设备等系统。

2 ISD-SR3000的引脚功能

ISD-SR3000采用100引脚QFP封装，其引脚分布如图1所示，各引脚功能如表1所列。

表1 ISD-SR3000引脚信号排列说明

3 基于SR3000的语音识别系统

由ISD-SR3000构成的语音识别系统由电路如图2所示。以下分别介绍电路中各部分的功能。

3.1 复位

RESET端为芯片复位端。加电时RESET必须保持在低电平，时间至少应持续30ms。TST端必须利用上拉电阻以便其处于高电平状态。MWRDY端的值在复位期间没有定义。但在复位100ms后，微处理器将首先等待这个信号或者在这期间此信号被拉高。

在复位时，电路将对ENV0和ENV1的输入端进行采样以决定操作环境。而EMCS/ENV0和BMCS/ENV1端则在复位时用来决定ENV0和ENV1输入信号。利用芯片内的上拉电阻可将ENV0和ENV1置1。而利用一个连接于Vss端上的5.1kΩ的外接电阻则可对ENV0和ENV1置0。

3.2 时钟

SR3000内含片内振荡器，但应用时也可通过X1和X2/CLKIN端的外接晶振或外部时钟源来产生时钟信号。外部时钟源信号应通过X2/CLKIN端输入。要注意的是，外部时钟源电平与CLKIN的输入电平要相符（3.3V或5V）。

外接晶振可通过X1和X2/CLKIN端与芯片内的振荡电路相连。为减少寄生电容和电感对振荡频率的影响，外接的晶振和电容应尽量靠近X1和X2/CLKIN端。

3.3 电源

ISD-SR3000可工作在3.3V±10%和5V±10%两种电压，不同电压的接线方式不同。图3是采用3.3V电源时的接线图，图4为采用5V电源时的接线图。

ISD-SR3000具有低功耗模式，在低功耗模式时的电流消耗仅12mA，此时芯片中的一些功能模块处于未激活状态，因而不能进行语音识别。低功耗模式时的引脚CS0和CS1必须置1，这时，MWCLK、MWDIN信号将保持在Vss+0.5V，而RESET、MWCS信号则将保持在Vcc-0.5V。

表2 ISD-SR3000扩展地址线接口信号

表2 SR3000支持的典型的CODEC器件

3.4 存储器接口

ISD-SR3000利用扩展的Flash（闪存）和RO来存储声音标签、词汇、提示符和音质模型。建议选用16M以上存储容量的扩展Flash存储器，如Am29LA160D等。外接64kB的SRAM可实现HMM算法。表2给出了扩展地址线的接口信号。

3.5 CODEC接口

ISD-SR3000可为模拟和数字电话提供一个支持主和从CODEC接口模式的CODEC接口，该接口具有8位和16位的信道宽度，能支持可变和固定格式的通信协议。在主模式下，可利用SR3000来控制CODEC的运行以满足模拟电话和独立标准的应用；在从模式下，CODEC接口由外接信号控制，此模式可用于数字电话，如ISDN或DECT线等。CODEC接口使用的5个信号分别为CDIN、CODUT、CCLK、CFS0和CSF1。其中CDIN、CDOUT、CCLK和CFS0被连接到第一个CODEC。CDIN、CDOUT、CCLK和CFS1被连接到第二个CODEC接口。数据通过CDOUT输出端传送给CODEC接口，并通过CDIN输入端从CODEC读出。CCLK和CFS0端在主模式下为输出状态，而在从模式下为输入状态。CFS1是一个输出端。SR3000支持的典型CODEC器件见表3所列。