一种基于局域网的电子耳蜗体外调试平台

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。

主权项

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OMAP‑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OMAP‑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OMAP‑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10Mbps/100Mbps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2.0V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AD8ll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1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“1”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(F1)，+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（D1）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（1）的输出端相连，输出为+5V的第一电压转换电路（1）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OMAP‑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‑L137通过所述I2C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（1），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+10V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‑10V电源。