一、硬件设计
SU03T语音模块是一个集成了语音控制的声音识别模块。它采用专用的音频处理芯片VAG6810和一颗STM32F103芯片配合使用。
这个模块主要由麦克风、按键外设、几个芯片以及连接线组成。其中麦克风负责收集用户的语音指令,外设负责读取按键开关状态,音频处理芯片负责对声音进行处理,STM32F103芯片负责控制模块的运行和对外部天线的控制。
下面是连接线的具体接口:
GND - 地线 VCC - 电源正极 TXD - 数据输出 RXD - 数据接收 ADC - 麦克风输入管脚 KEY - 按键输入管脚 SP+/- - 喇叭输出管脚 ANT - 外接天线控制管脚
二、语音指令匹配
SU03T模块支持18种语音指令的控制。当用户说出语音指令时,模块会将指令与预定义的指令进行匹配。如果匹配成功,模块就会执行相应的操作,例如开启或关闭设备。
语音指令匹配过程如下:
- 用户说出语音指令,麦克风收集声音信号。
- 模块将麦克风收集到的声音信号转化为数字信号,即语音指令。
- 模块用快速傅里叶变换(FFT)对语音指令进行处理得到一个频谱图。
- 将频谱图与预定义的模板进行比较,找到最佳匹配。
- 根据最佳匹配确定语音指令的类型,执行相应的操作。
下面是匹配指令的部分代码:
#define CMD_NUM 18 #define CMD_BUF_LEN 100 //定义18种语音指令 static char* cmdBuf[CMD_NUM] = { "KZMSLW", "GBMSLW", "KJMJT", "GSMJT", "KJPZMT", "GSPZMT", "BZFX", "GGFX", "ZCFS", "CQWJ", "TCWJ", "CYKZ", "GFJX", "SZCZ", "TCTK", "CTTK", "SJTK", "AKTK" }; //匹配语音指令 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) { //执行相应操作 executeCmd(i); break; } } }
三、语音识别率控制
由于语音指令的识别受到外部环境的干扰,因此在设计SU03T模块时需要考虑控制语音识别率的问题。
为了提高语音识别率,可以采取以下措施:
- 在开发过程中,需要对模块进行多场景的测试,收集不同环境下的语音信号。
- 通过调整麦克风的位置和方向来获取更清晰的语音指令。
- 对预定的语音模板进行优化和更新,提高匹配的准确度。
四、语音合成
SU03T模块还具有语音合成功能。当用户需要模块回应时,模块可以自动生成语音并输出到外部喇叭。
语音合成过程如下:
- 选择合成所需语音的文字内容。
- 将选定的文字转化为对应的音素序列。
- 利用差分重构技术生成语音波形。
- 将合成的语音波形输入到输出缓冲区并输出到外部喇叭。
下面是合成语音的部分代码:
//输入的文本信息,最多60个字 #define INPUT_TEXT_LEN 60 static char inputText[INPUT_TEXT_LEN] = "欢迎您使用SU03T语音模块!"; //TTS合成 void TTS(void) { uint16_t i; char *inputVocoderString = inputText; //将文字转换成语音波形数据 VOCODER_ProcessString(&inputVocoderString, outputBuffer); //写入音频数据到DA输出 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); } }