一种基于局域网的电子耳蜗体外调试平台的制作方法

专利名称：一种基于局域网的电子耳蜗体外调试平台的制作方法
技术领域：
本发明属于电子学、计算机和信号处理技术领域，特别涉及一种电子耳蜗植入术中的电子耳蜗体外调试平台装置。
背景技术：
电子耳蜗又称人工耳蜗，它是目前唯一能使全聋患者恢复听觉的装置。它通过将 声音信号转换成微弱的电流脉冲刺激聋人耳蜗内残存的听神经，模仿外周听觉系统的功能，使患者产生与正常人耳相似的神经发放。但是不同的电子耳蜗植入者，他们的听神经的残存情况差异很大。为了尽可能地让电子耳蜗植入者的聆听效果最佳，就必须根据耳蜗植入者的听神经残留情况为其体外语音处理器量身定制工作参数。另外，最主要的是，调试平台为新的适合声调特征的言语编码策略算法的开发提供必要的研究平台。国内与电子耳蜗相关的发明有些是提出具体的某种信号处理的方法，如中国科学院声学研究所的专利“一种基于频率调制信息的人工耳蜗语音处理方法及处理器”(专利申请号200810239725. 0)，“一种电子耳蜗及其声音信号处理方法”(专利申请号201010279103. 8)，以及深圳先进技术研究院和香港中文大学共同申请的发明“实现多种生理信息检测功能的电子耳蜗”(专利申请号200810242499.X)。这些发明都是提出了一种应用于电子耳蜗中的算法，而不是针对新算法的开发进行调试的研究型调试平台。由清华大学深圳研究生院叶大田、黄盛杨等发明的专利“电子耳蜗体外语音处理装置”(专利申请号200610060580. 9)，以及由清华大学宫琴、杜志玥等发明的专利“一种基于双核处理器的电子耳蜗体外语音处理器”(专利申请号201010224849. 9)，各自通过不同的芯片实现了电子耳蜗的体外语音处理器的硬件装置，包括音频单元、核心处理单元、无线发射单元以及电源管理单元。但是，它们都只是搭建了电子耳蜗的体外机，而不是对新算法进行调试的研究平台，所以，它们不具有对电子耳蜗的新算法进行调试的功能。由清华大学深圳研究生院叶大田、于淑丽等发明的专利“电子耳蜗听觉仿真平台、仿真试验方法及算法比较方法”(专利申请号200610060579. 6)，搭建了一种电子耳蜗听觉仿真的软件平台。在该平台上，可以对不同算法的语音处理效果进行仿真比较和评价，为研究人员提供算法仿真的结果。但是，该发明没有相应的硬件平台进行支持，无法作为电子耳蜗的研究型调试平台，也无法完成对电子耳蜗新算法中各参数的影响进行真实的调试功能。由杭州诺尔康神经电子科技有限公司的傅前杰、陈宏斌等发明的专利“一种自动言语处理策略的检测方法和系统”(专利申请号201010112507. 8)实现了基于“虚拟处理器”的言语处理策略自动检测方法及检测系统。该系统以电脑为物理载体，根据言语处理器中所使用的处理策略在电脑中实现与言语处理器功能一致的“虚拟处理器”，再通过高速采样，将言语处理器的输出与“虚拟处理器”的输出进行比较，判断语音处理策略的正确与否。但该发明主要是用来比较判断在言语处理器中执行的言语处理策略结果与设计的策略之间的正确性，其主要目的并不是为了对新算法进行开发调试。。
由上海冠芯电子科技有限公司的罗丹、沈广波等发明的专利“一种采用无线数据传输的人工耳蜗调试编程方法及系统”(专利申请号200810204677. I)提供了一种采用无线数据传输的用于临床调试的人工耳蜗调试系统，即通常所说的MAP机。其中，编程调试机与人工耳蜗言语处理器通过无线方式连接。与此专利相类似的还有由上海力声特医学科技公司的孙增军、王正敏等发明的“人工耳蜗MAP无线调试装置”(专利申请号200820155990. 6)。也是设计了一种通过无线传输的用于临床调试的MAP机，而不是用于新算法开发的调试平台。与之前的专利相比，本发明提供了一款用于新算法开发的研究型调试平台，通过系统的硬件与软件的设计，使得调试平台不但能根据每个电子耳蜗植入者的听觉状况进行参数的合理调试，而且更重要的是能对新的言语编码策略在开发过程中进行调试，另外，研究平台通过局域网的通讯，能更加灵活方便地针对不同言语特征提取其特征参数从而设计出合适的编码策略
发明内容
本发明的目的在于实现一种基于局域网的电子耳蜗体外调试平台。本发明的特征在于，含有PC机、嵌入式处理器、音频编解码电路、调制和功率放大电路、以太网接口、无线发射线圈、还有电源管理电路，其中PC机，作外界仿真器用，设有电子耳蜗算法实验调试模块，工作模式选择模块以及局域网数据通信模块，其中电子耳蜗算法实验调试模块，含有各种电子耳蜗语音处理算法软件，能够实现电子耳蜗工作参数的设置以及调整；工作模式选择模块，设有以下三种可供选择的工作模式非实时模式通过所述PC机中的所述电子耳蜗语音处理算法软件选择电子耳蜗的工作参数，再发送处理后的数据文件给嵌入式处理器，处理器对所接收的数据文件按照电子耳蜗的工作参数进行编码并通过调制、功率放大后发射到所述无线发射线圈上，实时模式，通过所述PC机中的所述电子耳蜗语音处理算法软件选择电子耳蜗的工作参数并读取病人的调试匹配MAP信息，送入所述嵌入式处理器，所述嵌入式处理器根据接收到的电子耳蜗工作参数和所述调试匹配MAP信息实时采集和处理对话者的语音信号，并进行编码、调制和功放，单电极刺激模式，通过所述PC机中的所述电子耳蜗语音处理算法软件选择电子耳蜗的工作参数及所要刺激的电极标号和刺激幅度，发送到所述嵌入式处理器，所述嵌入式处理器根据接收到的参数对所选的一个电极进行一定时间的刺激，嵌入式处理器，是一个以TI德克萨斯仪器公司的低功耗DSP+ARM双核处理器0MAP-L137芯片作接口的嵌入式处理器，设有以下接口 McASP接口、I2C接口，EMIFA接口，EMIFB接口，SPI接口，EMAC接口以及JTAG接口，其中McASP接口，与所述音频编解码电路的音频编解码芯片TLV320AIC3106互连，把来自麦克风的经过滤波后的音频数据通过该McASP接口发给所述0MAP-L137芯片，又通过该McASP接口把音频数据在所述嵌入式处理器的该0MAP-L137芯片控制下通过耳机进行回放，
I2C接口，有两个分别向所述音频编解码芯片TLV320AIC3106和所述电源管理电路中的电源管理芯片输出控制信号，EMIFA接口，与外接存储单元中的NAND Flash互连，以扩展出64MByte代码和数据的非易失性存储空间，EMIFB接口，与所述外接存储单元中的SDRAM互连，以扩展出32MByte程序运行空间，SPI接口，与所述调制和放大电路中的基带信号生成电路的输入端相连，输出经过编码后等待无线发射的刺激脉冲参数数据帧，EMAC接口，与所述以太网接口模块的以太网物理层收发器KSZ8001L相连，得到 IOMbps/1OOMbps 的以太网接口，JTAG接口，与14脚的插座连接，通过所述PC机与外部计算机相连，所述音频编解码电路，含有声音采集接口和耳机输出接口，其中声音采集接口，连接一个全向性驻极体式电容麦克风，通过MICBIAS引脚提供
2.OV偏压，耳机输出接口，连接3. 5mm耳机，用于声音回放，调制和功率放大模块，由所述基带信号生成电路、滤波和放大电路、作调制用的多路复用电路和功率放大电路依次串接而成，其中基带信号生成电路，是一个由+5V电源供电的5MHz有源晶振，滤波电路，由7阶无源低通滤波电路构成，放大电路，由ADI公司的高速运算放大器AD811和所述TI公司的缓冲器BUF634构成，所述AD811采用同相放大器接法，把输入信号放大到电压峰峰值为10V，调制电路，是一个2选I的多路复用器AD8170芯片，当输入的选通脚为“0”时，输出0电平，当输入的选通脚为“I”时，输出5MHz正弦波，在所述5MHz信号进入所述多路复用器之前加一级用运放AD8027芯片构成的以及电压跟随器，无线发射线圈，是由导线绕成的多匝线圈构成，用于与接收线圈耦合传输调制信号，电源管理电路，含有5V直流电源，4. 2V锂电池，双掷开关(S)，二极管(D1)，保险丝(Fl)，+5V外接直流电源输入接口，+4. 2V外接锂电池输入接口，主电源管理电路，第一电压转换电路(1)，第二电压转换电路(2)以及第三电压转换电路(3)，其中双掷开关(S)，第一输入端串接所述保险丝(F1)、二极管(Dl)和所述+5V外接直流电源输出端，第二输入端与所述第一电压转换电路(I)的输出端相连，输出为+5V的第一电压转换电路(I)的输入端与所述+4. 2V锂电池的输出端相连，所述双掷开关(S)分别向所述主电源管理电路、第二电压转换电路(2)和第三电压转换电路(3)提供+5V电源，主电源管理电路，是一个电源管理芯片TPS65023，引脚HOTRESETn连接一个另一端接地的复位键，按下该复位键后所述引脚HOTRESETn变为低电平，引脚RESPWRONn向所述0MAP-L137芯片的RESETn引脚输出复位信号，所述TPS65023芯片有三路DC/DC输出和两路LDO输出，以提供不同等级的电压，所述OMAP-Ll37通过所述12C接口对所述TPS65023芯片的输出电压和上电顺序进行管理，第一电压转换电路(I),是一个电压转换芯片MAX1760,向所述调制和放大电路供电，为+5V，第二电压转换电路(2)，是一个电压转换芯片MAX762，向所述的调制和放大电路提供+IOV电源，第三电压转换电路(3)，是一个电压转换芯片MAX766，向所述调制和放大电路提供-IOV电源。本发明具有如下优点第一，本发明完整地实现了电子耳蜗研究型调试平台从PC端电子耳蜗算法实验软件、基于局域网的网络数据通信、对数据的实时处理及编码、对编码数据进行调制和功率放大并通过线圈无线发射的功能。第二，本发明中的PC端电子耳蜗算法实验软件能够最大限度地调整测试电子耳 蜗工作参数以便于进行电子耳蜗有关的算法实验。第三，本发明中的PC端电子耳蜗算法实验软件能够实现新算法的导入，将新算法的处理结果发送到嵌入式系统，从而对新算法的性能进行验证，为电子耳蜗新算法的研发提供了必要的调试平台。第四，本发明中嵌入式系统中的算法可以灵活的修改，电子耳蜗植入者随身携带，以对新算法的性能进行长时间的测试评估。第五，本发明通过不同编码协议的灵活选择，可以实现与目前临床上广泛应用的多种电子耳蜗植入体的无缝连接，极大地方便新算法的验证及算法验证实验中对受试者选择。


图I为本发明的系统组成框图。图2为本实施例非实时工作模式流程图。图3为本实施例实时工作模式流程图。图4为本实施例单电极刺激模式流程图。图5为本实施例PC端电子耳蜗算法实验平台软件界面。图6为本实施例的核心处理器0MAP-L137与音频编解码器TLV320AIC3106的接口
示意图。图7为本实施例的核心处理器0MAP-L137与NAND Flash的接口示意图。图8为本实施例的核心处理器0MAP-L137与SDRAM的接口示意图。图9为本实施例的以太网接口连接示意图。图10为本实施例的电源管理单元的结构框图。图11为本实施例的主电源管理电路原理图。图12为本实施例的+4. 2V转+5V的电路原理图。图13为本实施例的+5V转+IOV的电路原理图。图14为本实施例的+5V转-IOV的电路原理图。图15为本实施例的无线发射单元结构框图。
具体实施方式
本发明包括由嵌入式处理器模块、音频模块、以太网模块、调制和功率放大模块以及无线发射线圈等构成的系统硬件，包括PC端电子耳蜗算法实验平台软件、嵌入式系统中的网络数据通信、语音处理算法及数据编码算法等构成的系统软件。该电子耳蜗调试平台包括PC端系统与嵌入式系统两大部分。其中PC端系统主要是运行电子耳蜗算法实验软件，通过该软件实现电子耳蜗工作参数的选择，工作模式的选择，与嵌入式系统间的网络数据通信以及工作状态的指示等；嵌入式系统部分是以TI低功耗DSP+ARM双核处理器0MAP-L137为核心处理器单元，它能够实现与PC端的局域网数据通信，用于传输电子耳蜗参数信息及需要编码的数据文件，并对上述数据进行编码，它能够实时地采集语音信号并通过电子耳蜗语音处理算法进行处理及编码，上述编码数据通过串行的形式发送到调制和功率放大电路，经过调制及功率放大的信号传输到无线发射线圈。各部分连接关系如图I所示。本发明的特征在于，含有PC机、嵌入式处理器、音频编解码电路、调制和功率放大电路、以太网接口、无线发射线圈、还有电源管理电路，其中PC机，包括用户界面，电子耳蜗工作模式及工作参数设置，局域网网络数据通信·
坐寸o嵌入式处理器模块，处理器是一片包含TMS320C674浮点DSP和ARM926EJ-S RISCMPU的双核处理器0MAP-L137，主要使用其McASP接口、I2C接口、EMIFA接口、EMIFB接口、SPI接口、EMAC接口以及JTAG接口，其中McASP接口，与所述音频单元中的音频编解码器TLV320AIC3106互连，进行音频数据传输；I2C接口有两个，分别向所述音频编解码器TLV320AIC3106和所述电源管理单元中的电源管理芯片TPS65023输出控制信号；EMIFA接口，与所述存储单元中的NAND Flash互连，以扩展出64MByte代码和数据的非易失性存储空间；EMIFB接口，与所述存储单元中的SDRAM互连，扩展出32MByte程序运行空间；SPI接口，与所述调制和功率放大连接，输出经过编码并待无线发射的刺激脉冲参数数据帧；EMAC接口，与以太网物理层收发器KSZ8001L连接，扩展出IOMbps/IOOMbps以太网接口 ；JTAG接口，与14引脚的JTAG插座连接，通过外接仿真器与外部计算机进行通信；音频模块，含有=Codec芯片组成的所述音频编解码器TLV320AIC3106，该所述音频编解码器TLV320AIC3106含有声音采集接口以及耳机输出接口，其中声音采集接口，连接全向性驻极体式电容麦克风，通过MICBIAS引脚提供2. OV电压偏置；耳机输出接口，连接3. 5mm耳机，用于声音回放；调制和功率放大模块，由基带信号生成电路、滤波和放大电路、作调制电路用的多路复用电路和功率放大电路依次串接而成，其中基带信号生成电路是一个+5V电源供电的5MHz有源晶振；滤波电路，由7阶无源低通滤波电路构成；
调制电路用2选I的多路复用器实现，当输入的选通脚为“0”时，输出0电平，当输入是“I”时，输出5MHz正弦波。在5MHz信号进入多路复用器之前加一级电压跟随器，以避免前后级电路之间的影响，选用运放AD8027芯片；功率放大电路由ADI公司的高速运算放大器AD811和TI公司的缓冲器BUF634构成，AD811采用同相放大器接法，将输入信号放大到电压峰峰值为IOV ；无线发射线圈是由导线绕成的多匝线圈构成用于与接收线圈耦合传输调制信号。电源管理模块包含一个双掷开关S、二极管D1、保险丝FI、+5V外接稳压电源输入接口、+4. 2V外接锂电池输入接口、主电源管理电路、电压转换电路I、电压转换电路2以及电压转换电路3，其中双掷开关的第一输入端串接保险丝、二极管和+5V外接稳压电源输入接口 ；双掷开关的第二输入端与电压转换电路I相接，该电压转换电路的输入端连接+4. 2V外接锂电池输入接口，输出电压为+5V ;所述双掷开关的输出端分别连接主电源管理电路的输入端、电压转换电路2的输入端和电压转换电路3的输入端；主电源管理电路由一个电源管理芯片TPS65023、一个复位按键和I2C接口组成，该复位按键一端接地，另一端接所述TPS65023芯片的HOTRESETn引脚，当按下该复位按键后所述HOTRESETn引脚变为低电平，所述TPS65023芯片的RESPWRONn引脚向所述双核处理器0MAP-L137的RESETn引脚输出复位信号，TPS65023芯片具有三路DC/DC输出、两路LDO输出为系统提供不同电压，所述双核处理器OMAP-Ll37通过I2C接口对所述TPS65023芯片的输出电压和上电顺序进行管理；电压转换电路1，是一个电压转换芯片MAX1760，为所述无线发射单元提供+5V电源；电压转换电路2，是一个电压转换芯片MAX762，为所述无线发射单元提供+IOV电源。电压转换电路3，是一个电压转换芯片MAX766，为所述无线发射单元提供-IOV电源。本发明提出一种基于局域网的电子耳蜗调试平台的系统实施例，由硬件电路及软件两大部分组成。结合各附图详细说明如下本实施例系统整体构成如图I所示，包括由嵌入式处理器模块、音频模块、以太网模块、调制和功率放大模块以及无线发射线圈等构成的系统硬件，包括PC端电子耳蜗算法实验平台软件、嵌入式系统中的网络数据通信、语音处理算法及数据编码算法等构成的系统软件。本实施例系统主要由三种工作模式一是非实时模式，该模式下通过PC端的电子耳蜗算法实验软件选择电子耳蜗的工作参数，然后发送使用电子耳蜗语音处理算法处理后的数据文件给嵌入式系统，嵌入式处理器对所接收的数据文件按照工作参数进行编码并通 过调制和功放后发射到线圈上，其工作流程如图2所示；二是实时模式，该模式下过PC端的电子耳蜗算法实验软件选择电子耳蜗的工作参数并读取病人的map信息，将上述参数发送到嵌入式系统，嵌入式处理器根据接收到的参数实时地采集和处理语音信号，并进行编码、调制和功放，进而发射到线圈上，其工作流程如图3所示；三是单电极刺激模式，该模式下通过PC端的电子耳蜗算法实验软件选择电子耳蜗的工作参数以及所要刺激的电极标号和刺激幅度，将上述参数发送到嵌入式系统，嵌入式处理器根据接收到的参数对所选电极进行一定时间的刺激，其工作流程如图4所示。本实施例中PC端电子耳蜗算法实验平台软件如图5所示，它能够实现电子耳蜗工作参数的设置，电子耳蜗语音处理算法处理语音后的数据文件的发送，电子耳蜗调试平台工作模式的选择以及电子耳蜗调试平台工作状态的显示等。本实施例中嵌入式处理器模块以TI低功耗DSP+ARM双核处理器0MAP-L137为核心处理器单元，它能通过局域网数据通信的形式接收PC端发送的电子耳蜗工作参数及经电子耳蜗语音处理算法处理语音信号后得到的dat文件数据。根据电子耳蜗算法实验平台软件的控制工作在上述三种工作模式下。音频模块与嵌入式处理器的接口示意图如图6所示。音频模块采用一片TLV320AIC3106 (以下简称“AIC3106”)低功耗双声道音频编解码器扩展出麦克输入、耳机输出等接口。0MAP-L137通过I2C接口对AIC3106进行配置，设置采样率为24kHz，采样数据精度为32位，增益为8. 5dB，然后经过AIC3106片内集成的I阶高通滤波器，截止频率为90Hz，滤除50Hz工频等低频噪声。经过滤波器的音频数据通过McASP接口发给0MAP-L137，0MAP-L137可以通过McASP接口将音频数据传回AIC3106，通过耳机接口进行回放。本实施例在0MAP-L137的片内存储空间之外，通过EMIFA接口扩展了一片64MByteNAND Flash，传输数据位宽为8比特，用于保存程序和数据，并且是系统的启动来源。接口示意图如图7所示。EMA_WAIT0由NAND Flash向0MAP-L137提供忙时等待信号(低电平有效)，EMA_0En为Flash使能控制信号(低电平有效)，EMA_CS3n提供片选信号(低电平有效)，EMA_WEn为写入使能信号(低电平有效)，EMA_D[7:0]是8位地址和数据传输通道，EMA_A2、EMA_A1分别控制命令锁存使能信号CLE (高电平有效)、地址锁存使能信号ALE (高电平有效)。本实施例通过EMIFB接口连接32Mbyte (4MX 16BitX4Banks)、传输数据位宽各为16比特的SDRAM。接口示意图如图8所示。BA[1:0]为Bank选择引脚；A[12:0]为地址传输通道；DQ[15:0]为数据输入和输出总线观1^是对应于低8位的00[7:0]的掩码信号，UDQM是对应于高8位的DQ[15:8]的掩码信号。本实施例的以太网模块与嵌入式处理器的连接框图如图9所示。以太网控制芯片KSZ8893分别于嵌入式处理器OMAP L137和网口相连实现局域网通信的硬件连接。本实施例的电源管理单元的结构框图如图10所示，其中包含一个双掷开关S、二极管Dl、保险丝Fl、+5V外接稳压电源输入接口、+4. 2V外接锂电池输入接口、主电源管理电路、第一电压转换电路以及第二电压转换电路。二极管Dl提供极性保护；保险丝Fl提供过流保护，最大电流为1A。通过双掷开关S，可以在+5V外接稳压电源输入和+4. 2V外接锂电池输入之间进行切换，分别满足电路调试和便携式设备的要求。本实施例的主电源管理电路中采用电源管理芯片TPS65023，利用TPS65023的三路DC/DC输出、两路LDO输出为系统提供不同电压，并利用两个电压比较器实现合理的上电顺序。TPS65023与0MAP-L137之间的连接示意图如图11所示。VDCDC1、VDCDC2、VDCDC3分别提供I. 2V、1. 8V、3. 3V输出电压。对于上电顺序的解决，主要利用片上两个电池状态监控比较器L0WBAT_SNS和PWRFAIL_SNS。以VDCDCl作为这两个比较器的输入，比较器L0WBAT_SNS的输出作为D⑶Cl输出的使能信号，比较器PWRFAIL_SNS的输出作为其他D⑶C和LDO输出的使能信号，以VD⑶C2作为比较器LOWBAT的输入，从而实现了 0MAP-L137的首先I. 2V,其次I. 8V，最后3. 3V的上电顺序控制。本实施例的电压转换电路如图12、图13图14所示。在图13中，MAX762工作在输出+IOV固定电压的模式下。图14中，MAX766工作在输出-IOV固定电压的模式下。本实施例中数据经过编码后，用5MHz正弦载波信号进行ASK调制，理想情况下0码对应的已调信号包络幅度为O。调制和功率放大模块电路结构图如图12所示。为了得到波形比较理想的载波信号，降低电路复杂度，本实施例中采用一片5MHz晶振来产生原始的载波信号，经过滤波、放大以及一级隔离电路，作为调制基带信号送入多路复用器AD8170的一个输入端INl。AD8170的另一个输入端INO接地，而0MAP-L137产生的调制信号作为选择信号输入到多路复用器的“select”引脚。当调制信号为高电平(即对应于“I”)时，多路复用器输出皿引脚的信号，也就是输出载波信号；当调制信号为低电平(即对应于“0”) 时，多路复用器输出INO引脚的信号，也就是输出电平为0，这样就完成的ASK调制。接着已调信号送入由AD811和BUF634组成的功率放大器，其输出功率约为220mW，然后通过线圈发射。
权利要求
1.一种基于局域网的电子耳蜗调试平台，其特征在于，含有PC机、嵌入式处理器、音频编解码电路、调制和功率放大电路、以太网接ロ、无线发射线圈、还有电源管理电路，其中 PC机，作外界仿真器用，设有电子耳蜗算法实验调试模块，工作模式选择模块以及局域网数据通信模块，其中 电子耳蜗算法实验调试模块，含有各种电子耳蜗语音处理算法软件，能够实现电子耳蜗工作參数的设置以及调整； 工作模式选择模块，设有以下三种可供选择的工作模式 非实时模式通过所述PC机中的所述电子耳蜗语音处理算法软件选择电子耳蜗的エ作參数，再发送处理后的数据文件给嵌入式处理器，处理器对所接收的数据文件按照电子耳蜗的工作參数进行编码并通过调制、功率放大后发射到所述无线发射线圈上， 实时模式，通过所述PC机中的所述电子耳蜗语音处理算法软件选择电子耳蜗的工作參数并读取病人的调试匹配MAP信息，送入所述嵌入式处理器，所述嵌入式处理器根据接收到的电子耳蜗工作參数和所述调试匹配MAP信息实时采集和处理对话者的语音信号，并进行编码、调制和功放， 单电极刺激模式，通过所述PC机中的所述电子耳蜗语音处理算法软件选择电子耳蜗的工作參数及所要刺激的电极标号和刺激幅度，发送到所述嵌入式处理器，所述嵌入式处理器根据接收到的參数对所选的ー个电极进行一定时间的刺激， 嵌入式处理器，是ー个以TI德克萨斯仪器公司的低功耗DSP+ARM双核处理器0MAP-L137芯片作接ロ的嵌入式处理器，设有以下接ロ =McASP接ロ、I2C接ロ，EMIFA接ロ，EMIFB接ロ，SPI接ロ，EMAC接ロ以及JTAG接ロ，其中 McASP接ロ，与所述音频编解码电路的音频编解码芯片TLV320AIC3106互连，把来自麦克风的经过滤波后的音频数据通过该McASP接ロ发给所述0MAP-L137芯片，又通过该McASP接ロ把音频数据在所述嵌入式处理器的该0MAP-L137芯片控制下通过耳机进行回放， I2C接ロ，有两个分别向所述音频编解码芯片TLV320AIC3106和所述电源管理电路中的电源管理芯片输出控制信号， EMIFA接ロ，与外接存储单元中的NAND Flash互连，以扩展出64MByte代码和数据的非易失性存储空间， EMIFB接ロ，与所述外接存储单元中的SDRAM互连，以扩展出32MByte程序运行空间，SPI接ロ，与所述调制和放大电路中的基带信号生成电路的输入端相连，输出经过编码后等待无线发射的刺激脉冲參数数据帧， EMAC接ロ，与所述以太网接ロ模块的以太网物理层收发器KSZ8001L相连，得到IOMbps/1OOMbps 的以太网接ロ， JTAG接ロ，与14脚的插座连接，通过所述PC机与外部计算机相连， 所述音频编解码电路，含有声音采集接口和耳机输出接ロ，其中 声音采集接ロ，连接ー个全向性驻极体式电容麦克风，通过MICBIAS引脚提供2. OV偏压， 耳机输出接ロ，连接3. 5mm耳机，用于声音回放， 调制和功率放大模块，由所述基带信号生成电路、滤波和放大电路、作调制用的多路复用电路和功率放大电路依次串接而成，其中 基带信号生成电路，是ー个由+5V电源供电的5MHz有源晶振， 滤波电路，由7阶无源低通滤波电路构成， 放大电路，由ADI公司的高速运算放大器AD811和所述TI公司的缓冲器BUF634构成，所述AD811采用同相放大器接法，把输入信号放大到电压峰峰值为10V， 调制电路，是ー个2选I的多路复用器AD8170芯片，当输入的选通脚为“O”时，输出O电平，当输入的选通脚为“I”时，输出5MHz正弦波，在所述5MHz信号进入所述多路复用器之前加一级用运放AD8027芯片构成的以及电压跟随器， 无线发射线圈，是由导线绕成的多匝线圈构成，用干与接收线圈耦合传输调制信号，电源管理电路，含有5V直流电源，4. 2V锂电池，双掷开关(S)，ニ极管(Dl)，保险丝(Fl)，+5V外接直流电源输入接ロ，+4. 2V外接锂电池输入接ロ，主电源管理电路，第一电压转换电路(1)，第二电压转换电路(2)以及第三电压转换电路(3)，其中 双掷开关(S)，第一输入端串接所述保险丝(F1)、ニ极管(Dl)和所述+5V外接直流电源输出端，第二输入端与所述第一电压转换电路(I)的输出端相连，输出为+5V的第一电压转换电路(I)的输入端与所述+4. 2V锂电池的输出端相连，所述双掷开关(S)分别向所述主电源管理电路、第二电压转换电路(2)和第三电压转换电路(3)提供+5V电源， 主电源管理电路，是ー个电源管理芯片TPS65023，引脚HOTRESETn连接ー个另一端接地的复位键，按下该复位键后所述引脚HOTRESETn变为低电平，引脚RESPWRONn向所述0MAP-L137芯片的RESETn引脚输出复位信号，所述TPS65023芯片有三路DC/DC输出和两路LDO输出，以提供不同等级的电压，所述0MAP-L137通过所述I2C接ロ对所述TPS65023芯片的输出电压和上电顺序进行管理， 第一电压转换电路(I)，是ー个电压转换芯片MAX1760,向所述调制和放大电路供电，为 +5V, 第二电压转换电路(2)，是ー个电压转换芯片MAX762，向所述的调制和放大电路提供 +IOV电源， 第三电压转换电路(3)，是ー个电压转换芯片MAX766，向所述调制和放大电路提供-IOV电源。
全文摘要
一种基于局域网的电子耳蜗调试平台属于电子耳蜗植入术的技术领域，其特征在于包含PC端电子耳蜗算法实验平台软件、嵌入式处理器模块、音频模块、调制和功率放大模块以及无线发射线圈。PC端电子耳蜗算法实验平台主要实现电子耳蜗工作模式及工作参数的控制，通过局域网通信的形式与嵌入式处理器模块进行数据通信；嵌入式处理器模块含有DSP+ARM的低功耗双核处理器OMAP-L137和保护电路；音频单元含有音频编解码器、连接麦克风的声音采集接口以及耳机输出接口；调制和功率放大模块含有基带信号生成电路、放大和滤波电路、调制电路以及功率放大电路；无线发射线圈主要是与电子耳蜗植入体耦合进行数据和能量的传输，能用于参数调试和新算法的开发研究。
文档编号A61F11/04GK102670331SQ20121018133
公开日2012年9月19日 申请日期2012年6月4日 优先权日2012年6月4日
发明者关添, 刘京雷, 刘托, 宫琴 申请人:清华大学