论文总字数：23559字

摘 要

RT-Thread是用于嵌入式系统的第二代实时微内核操作系统。它支持所有主流微控制器，设备端和云端一体化设计，可以轻松接入各类主流物联网设备运平台，POSIX接口支持，能够运行独立的应用程序，是一个优秀的开源操作系统。

本文首先对语音识别技术、系统所使用的硬件平台和软件平台分别进行了介绍，然后介绍了嵌入式语音识别系统基于ARM的设计与实现，本文选用S3TM2F103RBT6为核心处理单元，语音信息数据通过ESP8266传输，通过百度语音识别平台识别语音获得识别结果，采用嵌入式操作系统RT-Thread完成任务调度和外设管理。

最后经调试证明本系统可以实现语音控制LED开关，且硬件模块的选择合理、系统的识别率很高，集成方便，稳定性好，在很多领域拥有广阔的应用前景。

关键字：语音识别 ARM RT-Tread ESP8266

Research on Speech Recognition Based on RT-Thread and ARM Platform

Abstract

RT-Thread is the second generation real-time microkernel operating system for embedded systems. It supports all mainstream microcontrollers, device-side and cloud-integrated design, and can easily access all kinds of mainstream IoT device platforms; POSIX interface support, able to run independent applications, is an excellent open source operating system.

This paper first introduces the speech recognition technology, the hardware platform and software platform used by the system, and then introduces the design and implementation of the embedded speech recognition system based on ARM. This paper selects S3TM2F103RBT6 as the core processing unit, and the voice information data is transmitted through ESP8266. The voice recognition result is obtained through the Baidu speech recognition platform, and the task scheduling and peripheral management are completed by using the embedded operating system RT-Thread.

Finally,debugged proves that the system can realize the voice control LED switch, and the selection of the hardware module is reasonable, the recognition rate of the system is high, the integration is convenient, the stability is good, and it has broad application prospects in many fields.

Keywords: Speech Recognition; ARM; RT-Tread ;ESP8266

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1语音识别技术概述 1

1.2 国内外研究情况 1

1.2.1 国外研究情况 2

1.2.2 国内研究情况 4

1.3 本文的主要工作 4

第二章 系统平台介绍 6

2.1硬件平台介绍 6

2.1.1 基于ARM体系M3系列开发板性能 6

2.1.2 ESP8266 WIFI模块性能特点 6

2.1.3 ESP8266引脚功能 7

2.2 软件平台介绍 7

2.2.1 RT-Thread介绍 7

2.2.2 百度语音平台介绍 11

第三章 系统硬件设计 13

3.1 系统总体设计方案 13

3.2 基于STM32最小系统设计 13

3.3 无线模块接口设计 15

3.4 SD卡模块接口设计 16

3.5 SPI_FLASH模块接口设计 17

3.6 电源接口设计 18

3.7 USB接口设计 18

第四章 系统软件设计 19

4.1 系统软件总体设计 19

4.2 系统子程序流程 19

4.2.1 UART串口驱动 19

4.2.2 LED子程序 21

4.2.3 ESP8266数据传输子程序 22

第五章 系统调试 24

5.1 WIFI连接调试及结果 24

5.2 语音控制LED调试及结果 25

结 语 27

参考文献 28

致谢 30

第一章 绪论

1.1语音识别技术概述

人类与外界最有用、最方便的一种交互体例是语音，科技的迅速进步使电子技术、自动化技术、计算机技术等越来越完善，人们也因此进入到一个“智能pc时期”。人们的生活开始出现各种各样的智能电子设备，而这些设备人们需要更准确方便稳定的方式去控制，因此语音控制就显然成为当今最具潜质的控制方式之一^[1]。随着人类信息技术的不断发展，语音识别技术已成为人机界面的重要组成部分。使用语音识别技术作为人机交换技术的优点是实用性和快速性^[2]。

语音识别技术的发展方向可分为两个主要方向。一个重点运用在Computerized terminal的听写输入与建立在Internet之上的语音性能和建立在Network Server之上的电话等的大型词汇连续声音辨别系统^[3]。另一个就更加敏捷的应用在某些移动平台的语音对话系统。使用某些特定的硬件配置作介质，镶进对应的声音辨别计算方法来达到人机交互的小型化和容易携带^[4]。建立在统计模型上的语音辨别技术系当今最流行的声音辨别技术。但这种模型的语音识别技术计算方法繁杂且运算量大，因而需要PC或工业计算机实现，这在某种程度上限制了语音识别技术的发展。与个人计算机声音辨别系统比拟，尽管嵌入式语音识别系统的运行计算速率和存储容量受到某些限定，但嵌入式语音识别系统具备功能消耗低、占据空间少、可靠度高、安装矫捷等长处。因此，嵌入式语音识别系统尤其适用于消费电子、机 器 人 和 智 能 家 居。所以，嵌入式语音识别系统逐渐成为研究热点^[5]。

1.2 国内外研究情况

旨在把人类语音中的辞汇内容转换成二进制编码、密钥或者字符序列的技术叫做Speech Recognition Technology，亦被称为Automatic speech recognition。语 音 识 别 的基本原理如图1-1所示。训练和识别是语音辨别所包含的两个阶段^[6]。无论是训练还是识别,输入语音都必须进行预处理^[7]和 特征提取。Mel-Frequency Cepstral Coefficients^[8]可 用 于 语 音 特 征 提 取 。用户多次输入训练语音，然后经由过程预处理与特征提取得到特征向量参数^[9]。经 由 特 征 建 模创建训练声音参考模型库的目标系于训练阶段最终要完成的详细任务。对比输入语音的特征向量参数和参考模子库中的参考模子再输出类似度最高的输入特征向量作为识别结果是识别阶段的首要工作。这样就最终实现了语音识别的目标。

图1-1 语音识别的基本原理

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