DSP在耳鸣治疗仪中的应用

　　1引言

　　耳鸣是指在没有外界声音参与的情况下耳朵里却有某种响声。全世界近 6 亿人患有不同程度的耳鸣，其中 4.3%的人因耳鸣严重影响生活、工作和社交活动。目前没有药物能够立竿见影地使患者的耳鸣消失。

　　本文根据耳鸣产生的原理，大胆的设想了一种治疗耳鸣的方法。选择 TMS320C3X(以下简称 C3X)DSP 芯片作为系统的 CPU，这是因为在种类繁多的DSP 芯片当中，TMS320 系列是公认性能较好，在国内较为流行的一种。C3X是美国 TI 公司生产的第三代产品，也是第一代浮点 DSP 芯片，它具备如下优点: 非常高的处理速度;丰富的硬件资源;独特的支持定点、浮点运算的指令系统;支持C高级语言开发。我们以C3X 作为核心单元，并进行了硬件电路和软件的设计。

　　2系统原理及其功能

　　物体振动的能量在空气等媒质中传播，构成了声波。人耳能听到特定频率的声波，其范围是(20~20000Hz)。实验证明，耳鸣时产生的声音是一种频率在人耳听域范围内的正弦波。我们只要用与其频率相同、相位相反的正弦波与之叠加，就能使耳鸣得到缓解或是彻底的消除。根据上述原理，本文采用 TI公司的浮点 DSPC3X 作为系统的核心，配合能够处理大量数据的高速存储器以及高速D/A转换芯片等外围芯片，构成耳鸣治疗系统，其系统框图如图 1 所示。它主要由 C3X、按键显示部分、D/A 转换电路、逻辑电路、存储单元以及输出部分组成。

　　该系统在软、硬件的配合下能实现的主要功能有：

　　(1)产生特定频率范围内的正弦波(20~20000Hz);

　　(2)通过按键调节正弦波的相位、频率;

　　(3)LED 数码显示当前的频率或相位值。

　　3 硬件设计

　　硬件仿真板是整个系统运行的基础，它由一个完整的处理器系统构成，具有存储器、I/O 接口、逻辑电路和 CPU(C3X)。其硬件仿真板的框图如图 2 所示。

　　其中，逻辑电路采用地址线和读/写信号混合译码来控制各外围芯片的片选信号。按键控制部分可让DSP 响应不同的硬件中断，执行相应功能(位选、数选等)的中断子程序。

　　系统具有较复杂的内存空间，其中有 256k×32 位为零等待存储器，占内存的0~03FFFFH，512k×8位EPROM为7 等待存储器，占内存的 400000H~41FFFFH，D/A 为 1 等待存储器，占用 FDXXXXH 单元。电路中采用巧妙的方法实现这一存取区的等待。EPROM 上电自动加入 7 个等待，由软件决定 D/A 的等待周期。

　　4软件设计

　　软件的设计至关重要，它影响整个系统的性能和使用。系统软件的功能是控制用户程序的运行、显示程序运行的状态、帮助检查系统中存在的错误。本系统的软件分为初始化程序、波形产生程序、按键控制并显示程序等 3 部分。