近年來，語音識別研究大部分集中在算法設(shè)計(jì)和改進(jìn)等方面，而隨著半導(dǎo)體技術(shù)的高速發(fā)展，集成電路規(guī)模的不斷增大與各種研發(fā)技術(shù)水平的不斷提高，新的硬件平臺的推出，語音識別實(shí)現(xiàn)平臺有了更多的選擇。語音識別技術(shù)在與DSP、FPGA、ASIC等器件為平臺的嵌入式系統(tǒng)結(jié)合后，逐漸向?qū)嵱没?、小型化方向發(fā)展。

　　本課題通過對現(xiàn)有各種語音特征參數(shù)與孤立詞語音識別模型進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探索基于動態(tài)時(shí)間規(guī)整算法的DTW模型在孤立詞語音識別領(lǐng)域的應(yīng)用，并結(jié)合基于FPGA的 SOPC系統(tǒng)，在嵌入式平臺上實(shí)現(xiàn)具有較好精度與速度的孤立詞語音識別系統(tǒng)。本系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)基于DE2開發(fā)平臺，采用基于Nios II的SOPC技術(shù)。采用這種解決方案的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了片上系統(tǒng)，減少了系統(tǒng)的物理體積和總體功耗；同時(shí)系統(tǒng)控制核心都在 FPGA內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，可以極為方便地更新和升級系統(tǒng)，大大地提高了系統(tǒng)的通用性和可維護(hù)性。

　　此外，由于本系統(tǒng)需要大量的高速數(shù)據(jù)運(yùn)算，在設(shè)計(jì)中作者充分利用了Cyclone II 芯片的豐富的硬件乘法器，實(shí)現(xiàn)了語音信號的端點(diǎn)檢測模塊，F(xiàn)FT快速傅立葉變換模塊，DCT離散余弦變換模塊等硬件設(shè)計(jì)模塊。為了提高系統(tǒng)的整體性能，作者充分利用了FPGA的高速并行的優(yōu)勢，以及配套開發(fā)環(huán)境中的Avalon總線自定義硬件外設(shè)，使系統(tǒng)處理數(shù)字信號的能力大大提高，其性能優(yōu)于傳統(tǒng)的微控制器和普通DSP芯片。本論文主要包含了以下幾個(gè)方面：

　?。?）結(jié)合ALTERA CYCLONE II芯片的特點(diǎn)，確定了基于FPGA語音識別系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了系統(tǒng)的軟硬件的選擇和設(shè)計(jì)。

　　（2）自主設(shè)計(jì)了純硬件描述語言的驅(qū)動電路設(shè)計(jì)，完成了高速語音采集的工作，并且對存儲數(shù)據(jù)芯片SRAM中的原始語音數(shù)據(jù)進(jìn)行提取導(dǎo)入MATLAB平臺測試數(shù)據(jù)的正確性。整個(gè)程序測試的方式對系統(tǒng)的模塊測試起到重要的作用。

　?。?）完成高速定點(diǎn)256點(diǎn)的FFT模塊的設(shè)計(jì)，此模塊是系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)高速實(shí)時(shí)的運(yùn)算。

　?。?）結(jié)合SOPC的特性，設(shè)計(jì)了人機(jī)友好接口，如LCD顯示屏的提示反饋信息等等，以及利用ALTERA提供的一些驅(qū)動接口設(shè)計(jì)完成用戶定制的系統(tǒng)。

　?。?）進(jìn)行了整體系統(tǒng)測試，系統(tǒng)可以較穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理的目的，具有一定的市場潛在價(jià)值。

　　嵌入式系統(tǒng)發(fā)展趨勢為小體積、低功耗、高性能。如今MCU、DSP和FPGA三種處理器在現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)中是三分天下，各自都具有獨(dú)特的優(yōu)勢但在某方面又存在不足。當(dāng)前ARM 和51系列單片機(jī)為代表的MCU家族在強(qiáng)大的軟件系統(tǒng)支持和控制處理微機(jī)接口方面占據(jù)領(lǐng)先之位；而在大的數(shù)據(jù)處理方面市場又被DSP搶占；FPGA在高速復(fù)雜邏輯處理方面獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，同時(shí)其大規(guī)模的內(nèi)部存儲容量和內(nèi)嵌乘法器，高速并行處理能力，在信號處理方面也突出了它的優(yōu)勢。因而三者的結(jié)合是未來嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。SOPC＝MCU+DSP+FPGA，微電子技術(shù)發(fā)展至今取得了長足的進(jìn)展，而最終將實(shí)現(xiàn)SOC方案。而在整個(gè)設(shè)計(jì)流程中， SOPC技術(shù)是一種有效的解決方案。SOPC主要源自全球著名的微電子產(chǎn)商Altera， 其涵義為可編程的片上系統(tǒng)，或者說是基于大規(guī)模FPGA的單片系統(tǒng)。之所以如此快速發(fā)展，跟目前 CPLD/PGFA邏輯門及其內(nèi)部RAM容量越來越大，性能也越來越高是分不開的，加之價(jià)格下跌，強(qiáng)大的可編程能力，使得CPLD/PGFA不僅可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)高復(fù)雜高難度的系統(tǒng)，而且還能快速升級，提升系統(tǒng)性能。