铁电存储器在新型语音电子门锁系统中的应用

关键词：铁电存储器；数字信号处理器；语音电子门锁

1 引 言

生物识别技术是目前最为方便与安全的识别技术。生物识别技术是利用人体生物特征进行身份认证的一种技术，它认定的是人本身，由于每个人的生物特征具有与其他人不同的唯一性和在一定时期内不变的稳定性，不易伪造和假冒，所以利用生物识别技术进行身份认定，安全、可靠、准确。

说话人识别技术是生物识别技术的一种，人的声音具有唯一性，依靠声音来识别准确可靠。语音电子门锁就是利用了生物特征中的声音特征对说话人进行识别，主要是由说话人识别模块（包括语音信号采集前端电路、语音电子门锁控制器、语音电子门锁管理器和红外开启电路）和普通的电磁门锁模块构成。说话人的声音通过麦克风进入说话人语音信号采集前端电路，由语音电子门锁控制器对采集的语音信号进行特征化和语音处理，提取说话人的个性特征，并进行存储，形成说话人特征数据库。在识别时，通过待识别语音与说话人特征数据库的精确匹配，实现说话人识别，对门锁进行控制。在语音电子门锁系统中，使用铁电存储器（FRAM）FM20L08作为系统的程序和说话人特征数据库存储空间。当系统上电时，由固化在TMS320VC5402内部ROM中的引导装载（bootloader）程序从FRAM中读取运行程序代码到内部的RAM中，实现语音电子门锁系统的脱机独立运行，同时，需要实时更新的说话人特征数据库也被保存在FRAM中。

2 FM20L08 FRAM的特点

FRAM是Ramtron公司近年推出的一款掉电不挥发存储器，它结合了高性能和低功耗操作，能在没有电源的情况下保存数据。FRAM存储器技术的核心技术是铁电晶体材料。这一特殊材料使得铁电存储产品同时拥有随机存取存储器(RAM)和非易失性存储产品的特性。铁电晶体材料的工作原理是: 当把电场加到铁电晶体材料上，晶阵中的中心原子会沿着电场方向运动，到达稳定状态。晶阵中的每个自由浮动的中心原子只有两个稳定状态。一个用来记忆逻辑中的０，另一个记忆１。中心原子能在常温、没有电场的情况下停留在此状态达一百年以上。铁电存储器不需要定时刷新，能在断电情况下保存数据。由于在整个物理过程中没有任何原子碰撞， FRAM拥有高速读写、超低功耗和无限次写入等超级特性。

FM20L08是Ramtron公司近年推出的一款存储容量为128k╳8bits FRAM，其主要特点如下：3.0-3.65V单电源供电；并行接口；提供SOIC和DIP两种封装；功耗低，静态电流小于10μA，读写电流小于15mA；非挥发性，掉电后数据能保存10年；读写无限次。

FM20L08引脚结构如图1： 大学排名
/CE1：片选
CE2：片选
/WE：写使能
/OE：输出使能
A0-A16：地址端
DQ0-DQ7：数据端
VDD：电源
VSS：地

FM20L08 FRAM与一般的SRAM在使用过程中有所差别。FM20L08在/CE1为低电平且CE2为高电平时被选中，每一次访问都必须确保/CE1的由高向低的跃变。由于铁电存储器使用的技术比较特殊，在操作过程中有预充电过程。预充电操作是为新访问记忆体的一个内部条件，所有记忆体周期包括记忆体访问和预充电，预充电是由/CE1引脚为高电平开始，它必须保持高电平至少为一特定的最小时间。

3 语音电子门锁系统　

语音电子门锁系统主要由语音电子门锁控制器、红外开启电路模块、语音电子门锁管理器和普通电磁锁组成。
语音电子门锁控制器是语音电子门锁的处理核心，主要完成语音电子门锁的说话人语音特征的提取、存储以及进行说话人识别。语音电子门锁控制器主要是由TMS320VC5402、TLC320AD50C、 PS767D318、ISP2032VE和FM20L08等芯片组成。图2为系统中语音电子门锁控制器硬件接口原理图。