[发明专利]一种语音关键词检测专用芯片

权利要求书

1.一种语音关键词检测专用芯片，其特征在于：

包括控制模块、时钟生成模块、MFCC特征提取模块、流式神经网络加速模块、输入接口和输出接口；

输入接口，分别和MFCC特征提取模块、流式神经网络加速模块、时钟生成模块和控制模块连接；输入接口接收芯片外部输入的阻值，并把阻值发送到流式神经网络加速模块内部的存储器内计算阵列中，接收芯片外部输入的语音信号并把语音信号发送到MFCC特征提取模块，接收芯片外部输入的高频时钟Clock_sys并把高频时钟Clock_sys发送到时钟生成模块；

输出接口，分别与流式神经网络加速模块、时钟生成模块和控制模块连接；输出接口从流式神经网络加速模块接收初始阻值并输出到芯片外部，从流式神经网络加速模块接收预测结果并输出到芯片外部；

MFCC特征提取模块，分别和输入接口、时钟生成模块、控制模块、流式神经网络加速模块连接；MFCC特征提取模块从输入接口接收语音信号经处理生成语音特征，从控制模块接收控制信号进行工作控制；

时钟生成模块，分别与输入接口、MFCC特征提取模块、控制模块、流式神经网络加速模块和输出接口连接；时钟生成模块从输入接口接收高频时钟Clock_sys，再基于计数器进行分频产生流神经网络加速模块所需的第一时钟信号组Clock_CIM和第二时钟信号组Clock_dig以及输入接口、输出接口、MFCC特征提取模块和控制模块各自所需的时钟信号，并把时钟信号组Clock_CIM和Clock_dig发送到流神经网络加速模块，把各自的时钟信号对应发送到输入接口、输出接口、MFCC特征提取模块和控制模块；

控制模块，分别与输入接口、MFCC特征提取模块、时钟生成模块、流式神经网络加速模块和输出接口连接；控制模块生成输入接口、MFCC特征提取模块、时钟生成模块、流式神经网络加速模块和输出接口的控制信号，然后把各自的控制信号对应发送到输入接口、MFCC特征提取模块、时钟生成模块、流式神经网络加速模块和输出接口；

流式神经网络加速模块，分别与输入接口、MFCC特征提取模块、时钟生成模块、控制模块和输出接口连接；流式神经网络加速模块向输出接口发送内部存储器内计算阵列中的初始阻值，实现阻值读出；从输入接口接收阻值，实现阻值写入；从MFCC特征提取模块接收语音特征处理产生预测结果并发送到输出接口。

2.根据权利要求1所述的一种语音关键词检测专用芯片，其特征在于：

所述的流式神经网络加速模块主要由残差前卷积层计算模块、第一残差层计算模块、第二残差层计算模块、第三残差层计算模块、平均池化层模块和全连接层计算模块依次连接构成；

残差前卷积层计算模块接收来自MFCC模块发送过来的语音特征，负责执行第一个卷积层，产生第一个卷积层的计算结果，并发送到第一残差层计算模块；

第一残差层计算模块负责执行第一个残差层，产生第一个残差层计算结果，发送到第二残差层计算模块；

第二残差层计算模块负责执行第二个残差层，产生第二个残差层计算结果，发送到第三残差层计算模块；

第三残差层计算模块负责执行第三个残差层，产生第三个残差层计算结果，发送到平均池化模块；

平均池化层模块负责执行平均池化层，产生平均池化层的结果，发送到全连接层计算模块；

全连接层计算模块负责执行全连接层，产生全连接层计算结果，发送到输出接口。

3.根据权利要求2所述的一种语音关键词检测专用芯片，其特征在于：

所述的平均池化层模块包括依次连接的加法器、寄存器组和除法器，同时加法器和寄存器组连接；第三个残差层计算模块输出第三个残差层计算结果到加法器，加法器对第三个残差层计算结果和寄存器组中存储的加法结果进行相加，并把加法结果输出存储到寄存器组中；寄存器组把自身存储的加法结果发送到除法器，除法器对寄存器组中的加法结果执行除法获得除法结果，然后把除法结果发送到全连接层计算模块。