0.引言
耳鳴是指在沒有外界聲音參與的情況下耳朵里卻有某種響聲。全世界近6億的人患有不同程度的耳鳴，其中4.3%的人其耳鳴嚴(yán)重影響生活、工作和社交活動(dòng),甚至更加嚴(yán)重。老年人的耳鳴發(fā)病率更高。目前沒有任何藥物能夠立竿見影地使耳鳴停止，而且使所有患者的耳鳴消失。
本文根據(jù)耳鳴產(chǎn)生的原理，大膽的設(shè)想了一種治療耳鳴的方法。選擇TMS320C3X（以下簡(jiǎn)稱C3X） DSP芯片作為系統(tǒng)的CPU，這是因?yàn)樵诜N類繁多的DSP芯片當(dāng)中，TMS320系列是公認(rèn)性能較好，在國(guó)內(nèi)較為流行的一種。C3X是美國(guó)TI公司生產(chǎn)的第三代產(chǎn)品，也是第一代浮點(diǎn)DSP芯片，它具備如下優(yōu)點(diǎn):非常高的處理速度;豐富的硬件資源;獨(dú)特的支持定點(diǎn)、浮點(diǎn)運(yùn)算的指令系統(tǒng);支持Ｃ等高級(jí)語言開發(fā)。我們以C3X作為核心單元，并進(jìn)行了硬件電路和軟件的設(shè)計(jì)。
1.系統(tǒng)原理及其功能
物體振動(dòng)的能量在空氣等媒質(zhì)中傳播，構(gòu)成了聲波。人耳能聽到特定頻率的聲波，其范圍是（20-20,000赫茲）。實(shí)驗(yàn)證明，耳鳴時(shí)產(chǎn)生的聲音是一種頻率在人耳聽域范圍內(nèi)的正弦波。我們只要用與其頻率相同、相位相反的正弦波與之疊加，就能使耳鳴得到緩解或是徹底的消除。根據(jù)上述原理，本文采用TI公司的浮點(diǎn)DSP C3X作為系統(tǒng)的核心，配合能夠處理大量數(shù)據(jù)的高速存儲(chǔ)器以及高速D/A轉(zhuǎn)換芯片等外圍芯片，構(gòu)成了耳鳴治療系統(tǒng)，其系統(tǒng)框圖如圖1所示。它主要由C3X、按鍵顯示部分、D/A轉(zhuǎn)換電路、邏輯電路、存儲(chǔ)單元以及輸出部分組成。
圖1 系統(tǒng)功能框圖
該系統(tǒng)在軟、硬件的配合下能實(shí)現(xiàn)的主要功能有：
①產(chǎn)生特定頻率范圍內(nèi)的正弦波（20～20,000MHz）；
②通過按鍵調(diào)節(jié)正弦波的相位、頻率；
?、跮ED數(shù)碼顯示當(dāng)前的頻率或相位值。
2.硬件設(shè)計(jì)
硬件仿真板是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，它由一個(gè)完整的處理器系統(tǒng)構(gòu)成，具有存儲(chǔ)器、I/O接口、邏輯電路和CPU(C3X)。其硬件仿真板的框圖如下所示：
圖2 硬件仿真板結(jié)構(gòu)框圖
其中，邏輯電路采用地址線和讀/寫信號(hào)混合譯碼來控制各外圍芯片的片選信號(hào)。按鍵控制部分是讓DSP響應(yīng)不同的硬件中斷，執(zhí)行相應(yīng)的不同功能（位選、數(shù)選等）的中斷子程序。
系統(tǒng)具有較復(fù)雜的內(nèi)存空間，其中有256K×32位為零等待存儲(chǔ)器，占內(nèi)存的0～03FFFFH，512K×8位EPROM為七等待存儲(chǔ)器，占內(nèi)存的400000H～41FFFFH，D/A為一等待存儲(chǔ)器，占用FDXXXXH單元。電路中采用巧妙的方法實(shí)現(xiàn)這一存取區(qū)的等待。EPROM上電自動(dòng)加入七個(gè)等待，由軟件決定D/A的等待周期（具體設(shè)置見軟件設(shè)計(jì)部分）。
3.軟件設(shè)計(jì)
軟件的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，它影響整個(gè)系統(tǒng)的性能和使用。系統(tǒng)軟件的功能是控制用戶程序的運(yùn)行，顯示程序運(yùn)行的狀態(tài)，幫助檢查系統(tǒng)中存在的錯(cuò)誤。本系統(tǒng)的軟件分為初始化程序、波形產(chǎn)生程序、按鍵控制并顯示程序三部分組成。
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初始化主要是根據(jù)需要，對(duì)DSP的一些寄存器進(jìn)行設(shè)置。包括：
?、贁?shù)據(jù)頁指針（DP）：初始化DP非常重要，因?yàn)镈P的復(fù)位值是不確定的，要想正確地進(jìn)行直接尋址操作，必須在程序的開始正確的初始化DP。
?、诙〞r(shí)控制寄存器：每個(gè)定時(shí)器都有３個(gè)寄存器分別定義其功能狀態(tài)、計(jì)數(shù)器、周期數(shù)。本系統(tǒng)采用定時(shí)器０，配合D/A建立時(shí)間（本仿真板采用的是AD7845，其D/A建立時(shí)間５微秒），將總控制寄存器808020H內(nèi)容設(shè)置為“2C1H”。
?、劭偩€控制寄存器（808064H）：定義了總線操作的設(shè)置。本系統(tǒng)設(shè)置為“970H”，其中WTCNT為“１”（D/A為一等待），SWW為“１０”（外部硬等待信號(hào) 或內(nèi)部等待信號(hào)二者任一有效，DSP結(jié)束當(dāng)前片外訪問）。
?、苤袛嗍鼓芗拇嫫鱅E、狀態(tài)寄存器ST以及中斷標(biāo)志寄存器IF等。
?。ǎ玻┎ㄐ萎a(chǎn)生程序
因?yàn)樽罱K要產(chǎn)生頻率非常高的正弦波信號(hào)，如果直接進(jìn)行正弦、乘法等計(jì)算，難以在現(xiàn)有系統(tǒng)條件下完成，而且對(duì)于小數(shù)的運(yùn)算速度也不如對(duì)整數(shù)的處理速度快?？紤]以上情況在Matlab環(huán)境下，以 為步長(zhǎng)，計(jì)算得出了整數(shù)數(shù)據(jù)表以供查表使用。
?。ǎ常┌存I控制以及顯示程序
一共有３個(gè)按鍵，分別對(duì)應(yīng)３個(gè)外部中斷，作用分別為位選、數(shù)選、功能選擇，均以中斷子程序的形式實(shí)現(xiàn)。通過按鍵改變正弦波的頻率和相位，滿足需求。
顯示部分采用４個(gè)７段LED數(shù)碼管，能夠滿足顯示的需要，也最大程度的降低了成本。
使用仿真板調(diào)試的過程如下：
?。ǎ保?nbsp; 用文本編輯程序編寫源程序。
?。ǎ玻?nbsp; 用TI公司提供的編譯程序ASM30和連接程序LNK30對(duì)其進(jìn)行編譯連接。
（３） 將連接后的*.OUT文件裝入仿真板運(yùn)行。
?。ǎ矗?nbsp; 使用調(diào)試命令測(cè)試程序并用示波器觀察結(jié)果，定位錯(cuò)誤。
（５） 修改源程序，重復(fù)（１）～（４）的過程，直至消除所以錯(cuò)誤。
4.結(jié)束語
本系統(tǒng)是設(shè)計(jì)者針對(duì)耳鳴作用實(shí)質(zhì)大膽提出的一種方法，并設(shè)計(jì)軟、硬件電路進(jìn)行了仿真試驗(yàn)。設(shè)計(jì)過程中在能夠滿足計(jì)算速度要求的前提下，選取了性價(jià)比較高的DSP已及外圍芯片，達(dá)到了預(yù)想的設(shè)計(jì)效果。
參考文獻(xiàn)：
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