第一百一十八章 听觉系统（一）

糊和不确定、并且阻扰机器智能化的因素之一。

    就比如，我们平常聊天时一样，我们把别人说的话经耳朵送入大脑后，经大脑分析和思考之后，确定哪些词我们需要注意、并回答，哪些可以忽略。

    所以，如何将人说的话，通过声电转换，再编码成一定格式的数据流，然后在芯片或芯片组中译码还原，并与数据库中的数据进行比对，提取出对应的字库，一路送到显示屏进行显示，另一路送到逻辑分析电路，对这句句话进行分析，以判断是否需要对这句话进行处理。

    那么，问题就来了，声电转换之后，编成什么样的格式？芯片或芯片组能用现成的cpu芯片吗？需要对应的操作系统吗？数据库怎么建立？字库是硬件化还是软件化？怎么设计逻辑分析电路？是用cpu加操作系统还是另外设计？

    杨小乐躺在床上，越想越头疼，越想越是勇气不足。

    前世的机器人听觉系统主要是对人的声音进行语音识别并做出判断，然后输出相应的动作指令控制头部和手臂的动作，传统的机器人听觉系统一般是以pc机为平台对机器人进行控制，其特点是用一台计算机作为机器人的信息处理核心通过接口电路对机器人进行控制，虽然处理能力比较强大，语音库比较完备，系统更新以及功能拓展比较容易，但是比较笨重，不利于机器人的小型化和复杂条件下进行工作，此外功耗大、成本高。

    小型化和复杂条件下工作的机器人的听觉系统，在前世基本上都是由于微型处理器性能的提高促进了机器人的迅速发展,特别是大存储量及高速运算dsp处理芯片的出现使机器人在脱机状态下,独立完成复杂的语音信号处理和动作指令成为可能。

    因此数字信号处理dsp的出现，简化了机器人听觉系统的电路结构，只有四个组件就构成了听觉系统：麦克风、语音处理芯片、dsp芯片和数据库（flash）芯片，而听觉系统的大脑就是fpga芯片。

    也就是说，听觉系统的系统硬件分为语音信号的采集和播放，基于dsp的语音识别，fpga动作指令控制、步进电机及其驱动、dsp外接（flash也叫闪存）闪存芯片，jtag口仿真调试和键盘控制几个部分。

    而工作流程是麦克风将人的语音信号转化为模拟信号，在经过音频芯片量化转化成数字信号输入dsp.dsp完成识别后，输出动作指令。

    fpga根据dsp输入的动作指令产生正确的正反转信号和准确的脉冲给步进电机驱动芯片，驱动芯片提供步进电机的驱动信号，控制步进电机的转动。片外flash用于存储系统程序和语音库并完成系统的上电加载。jtag口用于与pc机进行联机在线仿真，键盘则用于参数调整和功能的切换。

    这里的dsp芯片主要就是作为语音识别处理器，它具有较快的处理速度，可以使机器人在脱机状态下，独立完成复杂的语音信号处理和动作指令控制。

    而fpga系统的开发降低了时序控制电路和逻辑电路在pcb板所占的面积，使机器人的\"大脑\"的语音处理部分实现了微型化、低功耗。

    因此，一个体积小、低功耗、高速度能完成特定范围语音识别和动作指令的机器人系统的研制具有很大的实际意义。

    而dsp芯片在前世最早出现于1978年，而在dsp出现之前数字信号处理只能依靠微处理器来完成。

    但由于微处理器较低的处理速度不快，根本就无法满足越来越大的信息量的高速实时要求，因此应用更快更高效的信号处理方式成了日渐迫切的社会需求。

    到了70年代，有人提出了dsp的理论和算法基础，但那时的dsp仅仅停留在教科书上，即使是研制出来的dsp系统也是由分立元件组成的，其应用领域仅局限于军事、航空航天部门。

    一般认为，世界上第一个单片dsp芯片是1978年ami公司发布的s2811。1979年美国intel公司发布的商用可编程器件2920是dsp芯片的一个主要里程碑。这两种芯片内部都没有现代dsp芯片所必须有的单周期乘法器。1980年，日本nec公司推出的mpd7720是第一个具有硬件乘法器的商用dsp芯片，从而被认为是第一块单片dsp器件。