提到
汽車電子的數(shù)字化,不能不想到目前無(wú)線通信很看好的軟件無(wú)線電技術(shù),盡管它是針對(duì)無(wú)線通信的,但軟件無(wú)線電所要實(shí)現(xiàn)的思想,與汽車電子之所以要數(shù)字化處理所追求的目標(biāo)卻是殊路同歸的。因此,有必要提及和采用這一技術(shù)的實(shí)現(xiàn)思路和思想。軟件無(wú)線電概念的首次明確提出是在1992年5月,由MITRE公司的JoeMitola提出,它是當(dāng)今計(jì)算技術(shù)、超大規(guī)模集成電路和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在無(wú)線通信中應(yīng)用的產(chǎn)物;它所追求的基本思想和目標(biāo)是:構(gòu)造一個(gè)具有開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺(tái),將多種功能,如工作頻段、調(diào)制解調(diào)類型、數(shù)據(jù)格式、加密模式、通信協(xié)議等用軟件來完成,以實(shí)現(xiàn)具有高度靈活性,開放性的通信產(chǎn)品。
因此,對(duì)于汽車電子數(shù)字化產(chǎn)品的研究,完全可以吸取軟件無(wú)線電的以下主要思想:第一,要使汽車電子產(chǎn)品擺脫硬件結(jié)構(gòu)的束縛;第二,并不是不要硬件;第三,汽車電子產(chǎn)品應(yīng)該具有開放性和兼容性,開放是指對(duì)使用的開放、對(duì)生產(chǎn)的開放和對(duì)研制的開放。下面,就基于軟件無(wú)線電的思想探討DSP和FPGA在汽車電子中的主要應(yīng)用。
基于DSP和FPGA的車用語(yǔ)音信號(hào)處理
汽車電子產(chǎn)品中的語(yǔ)音處理主要涉及到語(yǔ)音的數(shù)字化處理、語(yǔ)音編解碼、語(yǔ)音壓縮和語(yǔ)音識(shí)別。國(guó)外比較熱門的汽車電子產(chǎn)品之一就是語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng),語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)具有潛在的應(yīng)用前景,包括聲控電話、語(yǔ)音操作導(dǎo)航、聲控選擇廣播頻道、防盜語(yǔ)音鑒別等。例如,一種基于隱式馬可夫模型(HMM)的與講話人無(wú)關(guān)、100條指令識(shí)別的應(yīng)用,由文獻(xiàn)可知,那幺聲學(xué)HMM模型的大小將為。進(jìn)行包括輸入語(yǔ)音采樣的細(xì)分/開窗、MFCC提取、概率計(jì)算和Viterbi搜尋等適時(shí)處理,對(duì)DSP的運(yùn)算量要求一般為10000萬(wàn)次乘加(MAC)運(yùn)算。對(duì)于連續(xù)語(yǔ)音信號(hào)的識(shí)別,則要求更好的數(shù)字信號(hào)處理速度和更大的存儲(chǔ)空間。
由于語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)要對(duì)聲音進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和采樣,需要大量的運(yùn)算,如果以它們20%的計(jì)算資源分配用于1000萬(wàn)次MAC語(yǔ)音識(shí)別應(yīng)用,那么需要處理器能夠具有5000萬(wàn)次MAC的能力。因此,必須采用DSP和FPGA才能完成其任務(wù)。DSP和FPGA的處理速度對(duì)語(yǔ)音信號(hào)處理應(yīng)用系統(tǒng)的復(fù)雜性和性能起著決定性作用,高速DSP和FPGA的實(shí)現(xiàn)可實(shí)現(xiàn)聲道自適應(yīng)和聲域自適應(yīng)等現(xiàn)代語(yǔ)音處理和識(shí)別技術(shù)。從理論上講,DSP和FPGA處理速度越快,汽車語(yǔ)音處理和識(shí)別產(chǎn)品的應(yīng)用性能就越好。
隨著應(yīng)用日益多樣化,DSP和FPGA演變成不再是一塊獨(dú)立的芯片,而變成了構(gòu)件內(nèi)核。這使得設(shè)計(jì)師能選擇合適的內(nèi)核和專用邏輯“膠結(jié)”在一起形成專用DSP和FPGA方案,以滿足信號(hào)處理的需要。目前,還出現(xiàn)把DSP核和ASIC微控制器集成在一起的芯片。汽車電子系統(tǒng)使用通用DSP和FPGA來實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音合成,糾錯(cuò)編碼。而語(yǔ)音合成、語(yǔ)音壓縮與編碼是DSP最早和最廣泛的應(yīng)用,矢量編碼器用于將語(yǔ)音信號(hào)壓縮到有限帶寬的信道中。