【正文】 McBSP pin description引腳I/O/Z說明DRI串行數(shù)據(jù)接收DXO/Z串行數(shù)據(jù)發(fā)送CLKRI/O/Z接收數(shù)據(jù)位時(shí)鐘CLKXI/O/Z發(fā)送數(shù)據(jù)位時(shí)鐘FSRI/O/Z接收幀同步FSXI/O/Z發(fā)送幀同步CLKSI外部時(shí)鐘輸入2．McBSP的工作原理 McBSP通過DX和DR引腳與外部進(jìn)行通信，時(shí)鐘和幀同步等控制信息通過CLKX、CLKR、FSX和FSR引腳來實(shí)現(xiàn)。在主通信中，有兩種數(shù)據(jù)傳送模式，16位傳送模式和15+1位傳送模式，可通過控制寄存器設(shè)定。7~128線地址譯碼器可以完成對(duì)128個(gè)交叉點(diǎn)的尋址。 CCS的主要功能CCS的功能十分強(qiáng)大，它集成了代碼的編輯、編譯、鏈接和調(diào)試等諸多功能，而且支持C/C++和匯編的混合編程，其主要功能如下：1．具有集成可視化代碼編輯界面，用戶可通過其界面直接編寫C、匯編、cmd文件等。2．CCS集成開發(fā)環(huán)境。對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行阻抗匹配處理?？刹捎脝?V電源供電也可以采用5V模擬、3V數(shù)字雙電源供電；功耗最大為175mW，掉電方式時(shí)的最大功耗20mW；可配置成主機(jī)或從機(jī)工作方式，一個(gè)串行接口可支持3個(gè)從機(jī)。McBSP的功能包括：全雙工通信、可進(jìn)行律或A律的壓縮擴(kuò)展通信、雙緩沖的發(fā)送和三緩沖接收數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，支持連續(xù)的數(shù)據(jù)流傳送、獨(dú)立的發(fā)送接收幀和時(shí)鐘信號(hào)、多達(dá)128路發(fā)送和接收通道、可直接與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編碼器，A/D，D/A器件連接并通信、數(shù)據(jù)的字長(zhǎng)可選擇，包括8，12，16，20，24和32位、幀同步和時(shí)鐘信號(hào)的極性可編程；可編程內(nèi)部時(shí)鐘和幀發(fā)生器。C5402最高可達(dá)100MHz工作頻率，如果仍采用傳統(tǒng)的2分頻或4分頻的方式，勢(shì)必要求外部頻率很高，這里我們采用了更加靈活的可編程PLL (Programmable PhaseLocked Loop)方式。5．?dāng)?shù)據(jù)總線具有總線保持器特性。3．17位X17位并行乘法器與40位專用加法器相連。 仿真結(jié)果實(shí)驗(yàn)是在不同的噪聲條件下按照優(yōu)化算法使用MATLAB進(jìn)行仿真的。 (243)2．對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，變換結(jié)果如式(244)所示。 (239)式中、分別表示噪聲、清音和不含噪聲的純凈語(yǔ)音小波系數(shù)的方差，、分別表示噪聲、清音和純凈語(yǔ)音的小波系數(shù)，為小波系數(shù)的總數(shù)。 (230)式中代表的概率密度函數(shù)。此隨機(jī)過程的形勢(shì)如式(228)所示。 對(duì)如圖29帶噪語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行處理所得的檢測(cè)結(jié)果如圖211所示。根據(jù)各自語(yǔ)音信號(hào)的能量把它們加入相應(yīng)不同能量的高斯白噪聲，加入后的語(yǔ)音信噪比分別為15db、10db和0db，用不同信噪比下的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。圖27 小波分析的頻域劃分 The frequency domain partition of wavelet analyze該圖表示對(duì)一個(gè)信號(hào)進(jìn)行了三層小波變換，和是經(jīng)過三層小波變換后得到的小波子帶，其中，和從高到低依次為小波變換后得到的原信號(hào)的高頻信息，為小波變換后得到的原信號(hào)的低頻信息。平穩(wěn)隨機(jī)噪聲的幅頻特性如圖25所示。也就是說，如果對(duì)于任意的正整數(shù)和任意實(shí)數(shù)，隨機(jī)過程的維概率密度函數(shù)滿足式(218)，則稱是平穩(wěn)隨機(jī)過程。加性噪聲（簡(jiǎn)稱噪聲）的來源，一般可分為人為噪聲、自然噪聲和內(nèi)部噪聲。函數(shù)空間作逐級(jí)二分解產(chǎn)生一組逐級(jí)包含的子空間，如式(211)所示。 離散小波變換在實(shí)際應(yīng)用中，為了方便用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析、處理，信號(hào)都要離散化為離散序列，和也必須離散化，稱為離散小波變換，記為DWT(Discrete Wavelet Transform)。目前，小波在信號(hào)處理、圖像分析、模式識(shí)別、通信、地震勘測(cè)、量子物理、電磁場(chǎng)、機(jī)械工程、流體力學(xué)、分形、光學(xué)、數(shù)值計(jì)算、語(yǔ)音識(shí)別、機(jī)器人視覺等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。4．為了更好的應(yīng)用，理想的端點(diǎn)檢測(cè)應(yīng)具備以下特點(diǎn)：可靠性、魯棒性、低的存儲(chǔ)器和計(jì)算資源消耗、實(shí)時(shí)性、自適應(yīng)性和不需要對(duì)噪音的先驗(yàn)知識(shí)等[9]。從語(yǔ)譜圖中可以得到一些頻域分析參數(shù)（如共振峰、基音周期等）隨語(yǔ)音發(fā)生過程（時(shí)間）的變化情況，這是前兩種分析方法所沒有的。4．分析語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形圖，所采用的方法較為簡(jiǎn)單。4．使用CCS開發(fā)環(huán)境進(jìn)行軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，算法的移植與DSP內(nèi)核的配置、針對(duì)硬件平臺(tái)對(duì)應(yīng)用程序的編寫和實(shí)現(xiàn)。TI公司將常用的DSP芯片歸納為三大系列，即TMS320C2000系列(TMS320C2xx)，TMS320C5000(TMS320C54xx/C55x)，TMS320C6000系列(TMS320C62x/67x)。但MPU較低的處理速度無法滿足高速實(shí)時(shí)的要求。[4]。3．在需要打斷功能的系統(tǒng)中，語(yǔ)音的起始點(diǎn)是必須的。本文采用了語(yǔ)音端點(diǎn)檢測(cè)的算法來實(shí)現(xiàn)音視頻矩陣的智能語(yǔ)音控制[1]。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。一般的信號(hào)流都存在一定的背景聲，而語(yǔ)音識(shí)別的模型都是基于語(yǔ)音信號(hào)訓(xùn)練的，語(yǔ)音信號(hào)和語(yǔ)音模型進(jìn)行模式匹配才有意義。由此可見，語(yǔ)音端點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)己經(jīng)成為語(yǔ)音信號(hào)處理領(lǐng)域的重要課題之一，具有重要的理論研究?jī)r(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。與規(guī)模較小的特征值。進(jìn)入80年代后期，隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，要求提高處理速度，到1988年出現(xiàn)了浮點(diǎn)DSP，同時(shí)提供了高級(jí)語(yǔ)言的編譯器，使運(yùn)算速度進(jìn)一步提高，其應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大到通信、計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。其中，TMS320C5402所采用的RAM是雙存取訪問RAM (DARAM)。因此，可以先對(duì)語(yǔ)音做頻譜分析，得到提高語(yǔ)音識(shí)別率的有用數(shù)據(jù)，并據(jù)此來設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的硬件和軟件。與上文時(shí)域圖相對(duì)應(yīng)的一幅頻譜圖如圖22所示。對(duì)于語(yǔ)譜分析方法，目前在語(yǔ)音端點(diǎn)檢測(cè)的方法中應(yīng)用還有待進(jìn)一步的研究。Mallat提出的多分辨率分析(multiresolotion alysis，MRA)的思想，使小波的構(gòu)造趨于規(guī)范。 (22)式中是基本小波的位移和尺度伸縮。通常對(duì)進(jìn)行均勻離散取值，以覆蓋整個(gè)時(shí)間軸。圖24 函數(shù)空間的剖分 The function space partition這種剖分方式使得空間與空間正交，各個(gè)之間下次也正交，如式(212)所示。這種不能預(yù)測(cè)的噪聲統(tǒng)稱為隨機(jī)噪聲。所以它被近似的表述為高斯白噪聲。在噪聲段，由于高斯白噪聲能量變化平緩，分布相對(duì)平均，所以各個(gè)頻段的能量方差較小。計(jì)算各級(jí)小波系數(shù)平均能量的均值，如式(225)所示。在本論文中進(jìn)行小波處理后得到的包含低頻率信息的小波系數(shù)記為第6層小波系數(shù)。表22 語(yǔ)音端點(diǎn)檢測(cè)識(shí)別率(%)Table 22 Recognition Rate of Speech Endpoint Detection (%)子帶平均能量方差算法cleanSNR=15dbSNR=10dbSNR=0db10句語(yǔ)音50句語(yǔ)音100句語(yǔ)音平均檢測(cè)結(jié)果 小波系數(shù)方差語(yǔ)音信號(hào)是統(tǒng)計(jì)自相似的隨機(jī)過程，它的統(tǒng)計(jì)特性在時(shí)域內(nèi)不隨波形的擴(kuò)充或壓縮而變化，因此它具有過程的特性[20,21]。對(duì)于過程，分形維與自相似過程中的Hurst參數(shù)有著十分密切的關(guān)系。 (234)式中是樣本點(diǎn)的數(shù)量，代表可獲得的不同級(jí)的集，是在每個(gè)值的有效系數(shù)的集合。通過式(240)、(241)分別進(jìn)行計(jì)算，如果則判斷為語(yǔ)音，否則計(jì)算式(242)。 (246) (247)式中表示信號(hào)的小波子帶平均能量序列[29]。圖215，圖216為經(jīng)過上述綜合方法處理后的輸出結(jié)果。指令系統(tǒng)1．單指令重復(fù)和塊指令重復(fù)操作。在片仿真接口(JTAG)速度單周期定點(diǎn)指令執(zhí)行時(shí)間為25/20/15/(40/50/66/80/100MIPS)。PLL具有倍頻功能，其輸出信號(hào)的頻率是輸入信號(hào)的頻率乘上一個(gè)倍數(shù)，PLL把外部基準(zhǔn)頻率變成多種頻率提供給不同的具體系統(tǒng)，以滿足各種應(yīng)用的需要。C5402內(nèi)部CPU對(duì)McBSP的操作是利用16位控制寄存器，通過片內(nèi)外設(shè)總線進(jìn)行存取控制。默認(rèn)情況下為15+1位傳送模式。視頻開關(guān)矩陣芯片MAX4456，可將任意輸人端的視頻信號(hào)切換到任一緩沖輸出端，有并行和串行兩種工作方式，可根據(jù)需要選擇。2．含有集成代碼生成工具，包括匯編器、優(yōu)化C編譯器、鏈接器等，將代碼的編輯、編譯、鏈接和調(diào)試等諸多功能集成到一個(gè)軟件環(huán)境中。 CCS的組成CCS的開發(fā)系統(tǒng)主要由以下組件構(gòu)成：1．TMS320C54x集成代碼產(chǎn)生工具。圖38 矩陣控制模塊框圖 Matrix control module block diagram1．AV信號(hào)的前端處理 本模塊對(duì)音視頻信號(hào)在輸入級(jí)前端進(jìn)行了簡(jiǎn)單的處理，對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行了阻容濾波和放大后一路送給矩陣開關(guān)，一路接入TLC320AD50C進(jìn)行采樣，傳送給DSP進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。其內(nèi)部ADC之后有抽樣濾波器，DAC之前有插值濾波器，接收和發(fā)送可同時(shí)進(jìn)行。McBSP串行口可以與其他C54x器件、編程器或其他串口器件通信。為了實(shí)現(xiàn)DSP系統(tǒng)實(shí)時(shí)處理信號(hào)的效果，希望系統(tǒng)頻率越快越好。4．外部總線關(guān)斷控制，以斷開外部的數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制信號(hào)。2．40位算術(shù)邏輯運(yùn)算單元(ALU)。在不同的應(yīng)用情況下也可以根據(jù)實(shí)際環(huán)境的背景噪聲特性來確定閥值。表23語(yǔ)音的頻譜特性Table 23 Speech frequency spectrum characteristic語(yǔ)音分類頻譜特性能量情況濁音元音低頻 能量較高能量較高濁輔音低頻 能量較高能量較低清輔音高頻 KHz能量較高根據(jù)上述分析，本文得出的最終優(yōu)化算法如下：1．對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣、量化、分幀處理，分幀后信號(hào)如式(243)所示。 (238)對(duì)噪音、清音和純凈語(yǔ)音提取小波系數(shù)方差作為先驗(yàn)知識(shí)，如式(239)所示?；诓灰?guī)則原理，語(yǔ)音信號(hào)是統(tǒng)計(jì)自相似的隨機(jī)過程，它的統(tǒng)計(jì)特性在時(shí)域內(nèi)不隨波形的擴(kuò)充或壓縮而變化，它可以認(rèn)為是過程，更加特殊的是語(yǔ)音信號(hào)與參數(shù)H服從比例關(guān)系，如式(230)所示。過程是自相似過程中的一類特例。標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果為在不加入噪聲的基礎(chǔ)上對(duì)語(yǔ)音進(jìn)行手工標(biāo)記所得。實(shí)驗(yàn)所用的語(yǔ)音數(shù)據(jù)為4秒到7秒不等的160句英文語(yǔ)音，把它們隨機(jī)的分為三組，分別包含10句、50句和100句語(yǔ)音。根據(jù)第二節(jié)所介紹的小波變換原理可知，小波變換相當(dāng)于信號(hào)通過的一系列低通和高通濾波器，所得的小波子帶系數(shù)分別代表了不同頻率段信號(hào)的能量分布，如圖27所示。因此信號(hào)在各個(gè)頻段內(nèi)的信號(hào)能量分布均勻。在信號(hào)處理中占重要地位的一種類型的隨機(jī)過程是平穩(wěn)隨機(jī)過程，所謂平穩(wěn)隨機(jī)過程，即指它的任何維分布函數(shù)或概率密度函數(shù)與時(shí)間起點(diǎn)無關(guān)。信號(hào)在傳播過程中會(huì)被各種加性噪聲所干擾，加性噪聲雖然獨(dú)立于有用信號(hào)，但它卻始終干擾有用信號(hào)，因而不可避免地對(duì)語(yǔ)音信號(hào)造成危害。每級(jí)逼近都是用某一低通平滑函數(shù)對(duì)做平滑的結(jié)果，在逐級(jí)逼近時(shí)平滑函數(shù)也做逐級(jí)伸縮，這就是“多分辨率”，即用不同分辨率來逐級(jí)逼近待分析函數(shù)。 (25)式中是小波與的內(nèi)積，反映了兩者的相關(guān)程度。它在語(yǔ)音信號(hào)處理方面的潛力己經(jīng)得到確認(rèn)。3．對(duì)于一些能量較低的爆破音、鼻音，如：等，與噪聲相混合容易造成誤判而截去這些音節(jié)的有效成分，對(duì)識(shí)別結(jié)果造成影響。這一點(diǎn)是優(yōu)于前兩種分析方法的。3．用時(shí)域語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行一些數(shù)字處理，可以得到語(yǔ)音信號(hào)的一些重要特征參數(shù)，為分析語(yǔ)音信號(hào)提供了有用的基礎(chǔ)。3．掌握DSP開發(fā)板的工作原理、硬件結(jié)構(gòu)，以TMS320C5402為核心設(shè)計(jì)硬件電路。作為DSP業(yè)界公認(rèn)的龍頭，TI一直在技術(shù)上獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，為適應(yīng)不同領(lǐng)域提供了不同的解決方案。在DSP出現(xiàn)之前數(shù)字信號(hào)處理主要依靠MPU（微處理器）來完成。2005年Shin等人提出的廣義伽瑪分布提供了一個(gè)比高斯、拉普拉斯和伽瑪分布更好的純凈語(yǔ)音譜的模型。對(duì)非語(yǔ)音信號(hào)的識(shí)別不僅是一種資源浪費(fèi)，而且有可能改變對(duì)話的狀態(tài)，造成對(duì)用戶的困擾。語(yǔ)音技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的不斷發(fā)展使矩陣控制從模擬技術(shù)向數(shù)字技術(shù)發(fā)展，數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化成為信號(hào)處理的必然趨勢(shì)。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日指導(dǎo)教師評(píng)閱書指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)：一、撰寫（設(shè)計(jì)）過程學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)技能分析和解決問題的能力□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格是否完成指定的