采用定點(diǎn)DSP處理芯片ADSP2181的語音信號(hào)的識(shí)別

　　用16b的定點(diǎn)DSP實(shí)現(xiàn)語音識(shí)別算法時(shí)，雖然程序的運(yùn)行速度提高了，但是數(shù)據(jù)精度比較低。這可能由于中間過程的累計(jì)誤差而引起運(yùn)算結(jié)果的不正確。為了提高數(shù)據(jù)的運(yùn)算精度，在程序中采用了以下的處理方法：

　　(1)擴(kuò)展精度

　　在精度要求比較高的地方，將計(jì)算的中間變量采用32b，甚至48b來表示。這樣，在指令條數(shù)增加不多的情況下卻使運(yùn)算精度大大提高了。

　　(2)采用偽浮點(diǎn)法來表示浮點(diǎn)數(shù)

　　偽浮點(diǎn)法即用尾數(shù)+指數(shù)的方法來表示浮點(diǎn)數(shù)。這時(shí)，數(shù)據(jù)塊的尾數(shù)可以采用Q1.15數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)塊的指數(shù)相同。這種表示數(shù)據(jù)的方法有足夠大的數(shù)據(jù)范圍，可以完全滿足數(shù)據(jù)精度的要求，但是需要自己編寫一套指數(shù)和尾數(shù)運(yùn)算庫，會(huì)額外增加程序的指令數(shù)和運(yùn)算量，不利于實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。

　　以上兩種方法，都可以提高運(yùn)算精度，但在實(shí)際操作時(shí)，要根據(jù)系統(tǒng)的要求和算法的復(fù)雜度，來權(quán)衡考慮。

　　3.3 變量的維護(hù)

　　在高級(jí)語言中，有全局變量與局部變量存儲(chǔ)的區(qū)別，但在DSP程序中，所有聲明的變量在鏈接時(shí)都會(huì)分給數(shù)據(jù)空間。所以如果按照高級(jí)語言那樣定義局部變量，就會(huì)浪費(fèi)大量的DSP存儲(chǔ)空間，這對數(shù)據(jù)空間較為緊張的定點(diǎn)DSP來說，顯然是不合理的。為了節(jié)省存儲(chǔ)空間，在編寫DSP程序時(shí)，最好維護(hù)好一張變量表。每進(jìn)入一個(gè)DSP子模塊時(shí)，不要急于分配新的局部變量，應(yīng)優(yōu)先使用已分配但不用的變量。只有在不夠時(shí)才分配新的局部變量。

　　3.4 循環(huán)嵌套的處理

　　語音識(shí)別算法的實(shí)現(xiàn)，有許多是在循環(huán)中實(shí)現(xiàn)的。對于循環(huán)的處理，需要注意以下幾個(gè)問題：

　　(1)ADSP2100系列DSP芯片中，循環(huán)嵌套最多不能超過4重，否則就會(huì)發(fā)生堆棧溢出，導(dǎo)致程序不能正確執(zhí)行。但在語音識(shí)別的DSP程序中，包括中斷在內(nèi)的嵌套程序往往超過4重。這時(shí)不能使用DSP提供的do…unTIl…指令，只能自己設(shè)計(jì)出一些循環(huán)變量，自己維護(hù)這些變量。由于這時(shí)沒有使用DSP的循環(huán)堆棧，所以也不會(huì)導(dǎo)致堆棧溢出。另外，如果采用jump指令從循環(huán)指令中跳出，則必須維護(hù)好PC，LOOP和CNTR三個(gè)堆棧的指針。

　　(2)盡量減少循環(huán)體內(nèi)的指令數(shù)。在多重循環(huán)的內(nèi)部，減少指令數(shù)有利于降低程序的執(zhí)行次數(shù)。這樣有利于減少程序的執(zhí)行時(shí)間、提高操作的實(shí)時(shí)性。

　　3.5 采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法

　　在語音識(shí)別算法的實(shí)現(xiàn)中，為了便于程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試，采用了模塊化的程序設(shè)計(jì)方法。以語音識(shí)別的基本過程為依據(jù)進(jìn)行模塊劃分，每個(gè)模塊再劃分為若干個(gè)子模塊，然后以模塊為單元進(jìn)行編程和調(diào)試。在編寫程序之前，首先用高級(jí)語言對每個(gè)模塊進(jìn)行算法仿真，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行匯編程序的編寫。在調(diào)試時(shí)，可以采用高級(jí)語言與匯編語言對比的調(diào)試方式，這樣可以通過跟蹤高級(jí)語言與匯編語言的中間狀態(tài)，來驗(yàn)證匯編語言的正確性，并及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和修改錯(cuò)誤，縮短編程周期。另外，在程序的編寫過程中，應(yīng)在關(guān)鍵的部分加上必要的注釋與說明，以增強(qiáng)程序的可讀性。

　　在總調(diào)時(shí)，需要在各模塊中設(shè)置好相應(yīng)的人口參數(shù)與出口參數(shù)，維護(hù)好堆棧指針與中間變量等。

　　3.6 利用C語言與匯編語言的混合編程

　　現(xiàn)在，大多數(shù)的DSP芯片都支持匯編語言與C或C++語言的混合編程，ADSP2181也不例外。用C語言開發(fā)DSP程序具有縮短開發(fā)周期、降低程序復(fù)雜度的優(yōu)點(diǎn)，但是，程序的執(zhí)行效率卻不高，會(huì)增加額外的機(jī)器周期，不利于程序的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。為此，在用C語言編寫語音識(shí)別算法時(shí)，我們采用了定點(diǎn)化處理技術(shù)。ADSP2181是16位定點(diǎn)處理器，定點(diǎn)化處理應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：

　　(1)ADSP2181支持小數(shù)和整數(shù)兩種運(yùn)算方式，在計(jì)算時(shí)應(yīng)選擇小數(shù)方式，使計(jì)算結(jié)果的絕對值都小于1;

　　(2)用雙字定點(diǎn)運(yùn)算庫代替C語言的浮點(diǎn)庫，提高運(yùn)算精度;

　　(3)注意在每次乘加運(yùn)算之后進(jìn)行飽和操作，防止結(jié)果的上溢和下溢;

　　(4)循環(huán)處理后的一組數(shù)據(jù)可能有不同的指數(shù)，要進(jìn)行歸一化處理，以便后續(xù)定點(diǎn)操作對指數(shù)和尾數(shù)部分分別處理。

　　4 結(jié) 語

　　用定點(diǎn)DSP芯片構(gòu)成的語音識(shí)別系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用前景，在編寫語音識(shí)別算法時(shí)，對其進(jìn)行定點(diǎn)化處理以及一些原則和方法對其他類似的算法也有著現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)注意根據(jù)DSP芯片的特點(diǎn)，對算法進(jìn)行優(yōu)化，使得DSP芯片的性能得到充分的發(fā)揮。