Le module Voice Extreme.

Ce circuit, capable de parler et de comprendre les commandes vocales, est réalisé à partir d’un microcontrôleur à huit bits RSC364 dont le fonctionnement ne nécessite qu’une mémoire “flash” de 2 Mo, un quartz et quelques autres composants, tient sur une petite carte de 4 x 4 cm.

La ﬁrme californienne Sensory produit une puce nommée “Speech Recognition Controller”, contrô- leur de reconnaissance vocale. Cette puce prend le nom commercial de Voice Extreme IC (plus sim- plement VE-IC) étant donné que Voice Extreme est le nom par lequel la ﬁrme constructrice désigne la techno- logie mise en œuvre à l’intérieur. Il s’agit d’un microcontrô- leur à huit bits intégrant toute une série de fonctions maté- rielles et logicielles optimisées pour constituer, avec peu de composants externes, un système complet de recon- naissance vocale. La puce est en mesure d’enregistrer et de reproduire des messages vocaux et il est doté de ports d’entrée/sortie comme un microcontrôleur normal. Pour fonctionner, il a besoin d’un quartz externe et d’une mémoire “ﬂash” où trouve place le programme proprement dit, que le microcontrôleur doit exécuter tour à tour et les données mémorisées. Dans la partie données sont mémo- risées les variables (comme dans un microcontrôleur ordi- naire), les messages vocaux échantillonnés directement par le microcontrôleur (enregistreur de sons) ou insérés pendant la programmation (phrases que le microcontrôleur sera capable de reproduire) et les signaux vocaux néces- saires à la reconnaissance de la parole. À l’intérieur de ce minuscule circuit intégré, nous trouvons en effet un interprète C, nommé “Voice Extreme C Interpreter”,

capable de comprendre les commandes C normales et une série d’instructions propriétaires puissantes en technologie VE et étudiées pour la reconnaissance vocale. Les program- mes écrits pour ce circuit intégré doivent l’être en langage C : une fois les diverses instructions écrites et chargées dans la mémoire “ﬂ ash”, elles sont traduites par l’interprète en langage machine que la CPU exécutera ensuite. Pour écrire un programme en C adapté au VE-IC et pour le trans- férer dans la “ﬂash”, la maison mère met à disposition un logiciel pour PC nommé Voice Extreme IDE. Le circuit intégré VE-IC est disponible en boîtier TQFP 64 broches : il est donc très petit et il ne peut être monté sur circuit imprimé, en principe, qu’avec une machine d’usine, ce qui exclut l’utili- sation du VE-IC par des amateurs ou même des semi-profes- sionnels désireux de le monter sans pour autant s’équiper d’une machine industrielle !

C’est pourquoi nous avons décidé de vous proposer un cir- cuit (disponible déjà monté et essayé) comportant sur une seule carte de petites dimensions (4 x 4 cm environ) le VE-IC dans la conﬁguration minimale nécessaire à son fonctionnement. Il faut préciser que Sensory produit une carte nommée Voice Extreme Module (VEM), contenant le

schéma

Le montage comporte deux circuits intégrés seulement : le VE-IC en boî- tier TQFP 64 broches et la mémoire “ﬂash” de 2 Mo en boîtier TSOP 32 broches. Le microcontrôleur s’inter- face avec la mémoire par un bus de données à huit bits (broches D0 à D7) et un bus d’adresse à seize bits (broches de A0 à A15). La sortie de “Power Down” (PDN) du micro- contrôleur contrôle l’habilitation de la mémoire (“Chip Enable”) et elle est disponible sur la broche 16 du con- necteur de sortie J1. La sortie “Data Read Strobe” (RDD) du microcontrô- leur contrôle la ligne d’habilitation des sorties (OE) de la mémoire. Enﬁn, la sortie WRD (“Data Write Strobe”) pilote l’entrée de “Write Enable” de la mémoire et elle “dit” à la mémoire si le processus en cours est d’écriture ou de lecture.

Entre les broches AOFE2 et AIN0 du microcontrôleur est prévu un ﬁltre passe-bas R2/C11. Entre la broche AOFE3 et la broche Vref a été inséré un petit condensateur dans le but de diminuer le plus possible le bruit de fond du circuit de pré-ampliﬁcation. L’entrée de cet étage est reliée, à tra- vers un condensateur de découplage C7, à la broche 4 (MIC-IN) de J1. Un circuit de “reset” composé de R1 et de C2 a été inséré aﬁn de permettre au microcontrôleur de se lancer cor- rectement quand il reçoit l’alimenta- tion. La broche RST du microcontrô- leur est, en outre, reliée à la broche 14 “reset” de J1. Il s’agit d’un microcontrôleur à huit bits intégrant toute une série de fonc- tions matérielles et logicielles opti- misées pour constituer, avec peu de composants externes, un système complet de reconnaissance vocale. On le voit, c’est un microcontrôleur très particulier : il est possible de lui relier directement un microphone, car il est doté d’un réseau analogique effectuant la pré-amplification néces- saire, avec CAG (contrôle automatique de gain) afin de limiter correctement la dynamique du signal. Nous avons en outre un bloc de conversion A/N (ADC ou CAN, convertisseur analogique/ numérique) pour échantillonner le si- gnal analogique du microphone et le rendre disponible pour l’élabora- tion. En sortie, le micro contrô leur met à notre disposition un signal PWM, c’est-à-dire dont le rapport cyclique (ou rapport entre niveau logique 1 et niveau logique 0) est modulé par une onde carrée, ou bien une sortie déri- vant d’un convertisseur numérique/ analogique (DAC ou CNA), qui res- titue un signal analogique prêt à être amplifié et filtré avant de piloter un haut-parleur. Externement, il est nécessaire de connecter une mé- moire “flash” (c’est-à-dire effaçable et réinscriptible électriquement) : cette mémoire sert à contenir le pro- gramme que le microcontrôleur doit exécuter et les données relatives aux signaux vocaux échantillonnés et elle doit avoir une capacité de 2 Mo. Continuons, nous trouvons ensuite la CPU proprement dite, le cœur nu- mérique de la puce en somme, l’inter- face pour les lignes de I/O et pour la gestion de la communication via RS232 et un bloc d’élaboration du signal vocal (“Speech Prosessing Unit”). Nous trouvons ensuite le “VE-C Interpreter”, soit l’interprète en langage C, ce qui signifie que les pro- grammes écrits pour ce circuit inté- gré doivent l’être en langage C. Une fois les diverses instructions écrites et chargées dans la mémoire “flash”, elles sont traduites par l’interprète en instructions en langage machine que la CPU exécutera ensuite. Enfin, nous trouvons le “Speech Technology Fir- mware”, soit la partie du logiciel permettant de réaliser toutes les fonctions strictement liées à la tech- nologie vocale comme, par exemple, la reconnaissance vocale.

Comment faire Le module Voice Extreme.

comment fabrique

comment creer