DE19935013C1 - Hörhilfegerät mit digitalem Signalprozessor - Google Patents

Abstract

Bei einem digitalen programmierbaren Hörhilfegerät (1) mit wenigstens einem Einganswandler (2), einer Signalverarbeitungseinheit (3), einem ersten Speicher (8) und einem Ausgangswandler (4), weist wenigstens ein Bauelement (6) der Signalverarbeitungseinheit (3) programmierbare vorkonfigurierte Logikelemente und/oder Register auf, die abhängig vom Inhalt des ersten Speichers (8) verschaltbar sind. Die danach aufgebaute Hardware-Lösung eines digitalen Signalprozessors zeichnet sich durch hohen Datendurchsatz und hohe Flexibilität bei niedriger elektrischer Leistungsaufnahme aus.

Description

Die Erfindung betrifft ein digitales programmierbares Hörhil­ fegerät mit wenigstens einem Eingangswandler, einer Signal­ verarbeitungseinheit, einem ersten Speicher und einem Aus­ gangswandler.

Es sind Hörhilfegeräte bekannt, die zur Verarbeitung von Au­ diosignalen einen Mikroprozessor aufweisen. Dieser führt eine in einem Programmspeicher festgelegte Befehlsfolge - ein Programm - aus. Eine Änderung dieses Programms oder von Para­ metern, die auf das Programm einwirken, ist leicht möglich, so daß eine Anpassung an geänderte Randbedingungen einfach und schnell durchführbar ist (vgl. US 4,187,413 und US 4,051,331).

Um bei einem Mikroprozessor den Datendurchsatz zu steigern, muß die Taktfrequenz angehoben werden. Als nachteilig erweist sich dabei jedoch die daraus resultierende höhere Ver­ lustleistung. Da heute übliche Mikroprozessoren intern eine eher serielle Struktur aufweisen, ergeben sich außerdem Nach­ teile bei der parallelen Verarbeitung von Audiosignalen, insbesondere bei Hörhilfegeräten mit mehreren Mikrofonen.

Weiterhin sind Hörhilfegeräte bekannt, deren Signalverarbei­ tungseinheit ein aus Gattern und Flip-Flops aufgebautes Schaltwerk umfaßt. Die einzelnen Komponenten eines derartigen Schaltwerks sind vorzugsweise fest verdrahtet in einem Chip integriert. Ein Vorteil einer derartigen Hardware-Lösung ist der damit erreichbare, hohe Datendurchsatz. Jedoch ist eine Anpassung dieser Hardware und damit der Signalverarbeitungs­ einheit an geänderte Randbedingungen nur eingeschränkt mög­ lich.

Darüber hinaus ist aus der Literatur eine Vielzahl program­ mierbarer logischer Bauelemente (PLDs) bekannt, die vorkon­ figurierte Logikelemente und Register aufweisen, deren Ver­ knüpfungen untereinander programmierbar sind. Diese Bauele­ mente werden vor allem dazu verwendet, um eine Vielzahl ein­ zelner Logik-Bauelemente bzw. Register-Bauelemente durch ein hoch integriertes Bauelement zu ersetzen.

Aus der EP 0 342 782 B1 ist ein elektronisches Filter für ein Hörgerät bekannt, welches Register- und Logikelemente aufweist. Die Verschaltung der Register- und Logikelemente untereinander ist dabei nicht programmierbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Signalverar­ beitungseinheit eines Hörhilfegerätes zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einem digitalen programmierbaren Hör­ hilfegerät mit wenigstens einem Eingangswandler, einer Sig­ nalverarbeitungseinheit, einem ersten Speicher und einem Aus­ gangswandler dadurch gelöst, daß wenigstens ein Bauelement der Signalverarbeitungseinheit programmierbare vorkonfigu­ rierte Logikelemente aufweist, die abhängig vom Inhalt des ersten Speichers verschaltbar sind.

Mit einem Bauelement, das programmierbare vorkonfigurierte Logikelemente aufweist, läßt sich ein Schaltnetz zur Signal­ verarbeitung realisieren. Enthält ein derartiges Bauelement zusätzlich auch programmierbare vorkonfigurierte Register, die ebenfalls abhängig vom Inhalt des ersten Speichers ver­ schaltbar sind, so kann damit auch ein Schaltwerk aufgebaut werden.

Der Vorteil beim Einsatz programmierbarer vorkonfigurierter Logikelemente und/oder Register in Hörhilfegeräten liegt in der Kombination der Vorteile einer reinen Hardware- und einer reinen Mikroprozessor-Lösung zur Realisierung einer Si­ gnalverarbeitungseinheit. Einerseits ist damit ein hoher Da­ tendurchsatz bei niedriger elektrischer Leistungsaufnahme er­ zielbar. Andererseits ist die parallele Verarbeitung von Ein­ gangssignalen mehrerer Eingangswandler durch einen entspre­ chend ausgeführten parallelen internen Aufbau der Hardware gut realisierbar. Dadurch, daß diese Bauelemente beliebig oft und in eingebautem Zustand umprogrammierbar sind, ist darüber hinaus auch eine Anpassung an geänderte Randbedingungen leicht möglich.

Vorzugsweise ist der Speicher, der die aktuelle Verschaltung der programmierbaren vorkonfigurierten Logikelemente und/oder Register bestimmt, mit im programmierbaren logischen Bauele­ ment integriert. Um die interne Verschaltung des betreffenden programmierbaren logischen Bauelements nicht nur bei der Grundeinstellung nach der Fertigung bzw. bei der Anpassung des Hörhilfegeräts festlegen zu können, weist das Hörhilfegerät zweckmäßigerweise einen zweiten Speicher auf. Dieser zweite Speicher ist ein nichtflüchtiger Speicher und kann dazu verwendet werden, das programmierbare logische Bauelement nach dem Einschalten der Spannungsversorgung zu initialisieren. Dazu wird mittels einer Ablaufsteuerung der Inhalt des zweiten Speichers ganz oder teilweise auf den er­ sten Speicher übertragen. Vorzugsweise beträgt die Speicher­ kapazität des zweiten Speichers ein Vielfaches der Speicher­ kapazität des ersten Speichers. Damit sind mehrere Sätze von Speicherinhalten des ersten Speichers im zweiten Speicher hinterlegbar. Bei Bedarf kann somit während des Betriebs des Hörhilfegeräts der aktuelle Speicherinhalt des ersten Spei­ chers durch einen veränderten Speichersatz aus dem zweiten Speicher überschrieben werden. Es ist jedoch auch nur ein teilweiser Austausch des Inhalts des ersten Speichers durch einen Teil des Inhalts des zweiten Speichers möglich. Nach einer bevorzugten Variante der Erfindung ist der erste Spei­ cher als SRAM und der zweite Speicher als EEPROM ausgeführt.

In vorteilhafter Ausführung erfolgt die Veränderung der Ver­ schaltung der programmierbaren vorkonfigurierten Logikele­ mente und/oder Register des programmierbaren logischen Bau­ elements beim Umschalten in ein anderes Hörprogramm. Damit ist nach der Erfindung ein Hörhilfegerät realisierbar, das dem Benutzer die Wahlmöglichkeit zwischen verschiedenen Hör­ programmen erlaubt, und bei dem die Verschaltung von Logik­ elementen und/oder Registern in Abhängigkeit von dem gewähl­ ten Hörprogramm erfolgt. Darüber hinaus kann sich bei einem Hörhilfegerät nach der Erfindung die Verschaltung der pro­ grammierbaren vorkonfigurierten Logikelemente und/oder Regi­ ster auch in Anpassung an eine geänderte Hörsituation auto­ matisch einstellen. Hierzu weist das Hörhilfegerät zum Erken­ nen der Hörsituation und zur Berechnung von Parametern zum Anpassen an die Hörsituation eine Signalanalyseeinheit auf.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Verschaltung der programmierbaren vorkonfigurierten Logikele­ mente und/oder Register zur Anpassung an den Hörgeräteträger erfolgt. Auf diese Weise kann z. B. bereits vor der individu­ ellen Anpassung eine Voreinstellung des Hörhilfegerätes auf unterschiedliche, häufig auftretende Hörschäden erfolgen, denen durch unterschiedliche Speichersätze zur Programmierung des programmierbaren logischen Bauelements Rechnung getragen wird.

Die Anwendung eines programmierbaren logischen Bauelements bei einem Hörhilfegerät muß nicht notwendigerweise den Ein­ satz eines Mikroprozessors ausschließen. Vielmehr sind auch beide Schaltungen zusammen in der Signalverarbeitungseinheit eines Hörhilfegeräts anwendbar. Dort, wo es auf hohen Datendurchsatz ankommt, ist das programmierbare logische Bauelement von Vorteil, wo hingegen hohe Flexibilität und Komplexität im Vordergrund stehen, ist der Mikroprozessor zu bevorzugen. Beispielsweise kann der Mikroprozessor zur Signalanalyse, etwa zum Erkennen der Hörsituation, oder zur Ablaufsteuerung der Datenübertragung zwischen den beiden Speichern und dem programmierbaren logischen Bauelement die­ nen, und mit Hilfe der programmierbaren vorkonfigurierten Lo­ gikelemente werden die von Mikrofonen aufgenommenen Audiosi­ gnale verarbeitet.

Besondere Vorteile beim Einsatz programmierbarer vorkonfigu­ rierter Logikelemente und/oder Register in einem Hörhilfege­ rät ergeben sich beim Verschalten derselben in einer Paral­ lelstruktur. So ist aufgrund weiterer Fortschritte auf dem Gebiet der Audiologie zukünftig vermehrt mit dem Einsatz von Mehrmikrofonsystemen bzw. Mikrofon-Arrays zu rechnen, was zwangsläufig eine Parallelverarbeitung nach sich zieht. Durch den Einsatz programmierbarer vorkonfigurierter Logikelemente und/oder Register, deren Verschaltung durch den Inhalt eines Speichers bestimmt wird, ist sowohl die leichte Anpassung an geänderte Randbedingungen wie auch die Erstellung einer Parallelstruktur möglich.

Die programmierbaren vorkonfigurierten Logikelemente und/oder Register können im Rahmen der Erfindung in einem Bauelement zusammengefaßt auf einer Platine des Hörhilfegeräts angeord­ net sein. Darüber hinaus kann in dieses Bauelement auch der erste Speicher integriert sein. Es können infolge der gefor­ derten Miniaturisierung des Hörhilfegeräts aber auch weitere Komponenten der Signalverarbeitungseinheit in dieses Halblei­ terbauelement aufgenommen sein.

Bei dem Hörhilfegerät nach der Erfindung kann es sich um ein Taschengerät, ein Hinter-dem-Ohr-Gerät (HdO), ein In-dem-Ohr- Gerät (IdO) oder eine implantierbare Hörhilfe handeln. Als Eingangs- oder Ausgangswandler kommen elektroakustische Wand­ ler, aber auch elektromechanische, elektromagnetische oder elektrische Wandler (beispielsweise zur direkten Stimulation von Gehörzellen) in Betracht.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung und in Verbindung mit den Patentansprü­ chen näher erläutert.

In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Hörhilfegerät 1 mit zwei Eingangswandlern 2 und 2', einer Signalverarbei­ tungseinheit 3 und einem Ausgangswandler 4 dargestellt. Die Signalverarbeitungseinheit 3 umfaßt zwei den Eingangswandlern 2 und 2' nachgeschaltete A/D-Wandler 5 und 5', einen di­ gitalen Signalprozessor 6 und einen D/A-Wandler 7. Im digita­ len Signalprozessor 6 ist ein Speicher 8 integriert. Weiter­ hin weist das Hörhilfegerät 1 eine Ablaufsteuerung 9, einen zweiten Speicher 10 sowie eine externe Schnittstelle 11 auf.

Gemäß der Erfindung umfaßt der digitale Signalprozessor 6 programmierbare vorkonfigurierte Logikelemente und Register, die abhängig vom Inhalt des ersten Speichers 8 miteinander verschaltet sind. In Anbetracht der beiden Eingangswandler 2 und 2' und der zwei von diesen erzeugten Mikrofonsignale er­ folgt die Konfiguration der programmierbaren vorkonfigurier­ ten Logikelemente und Register in einer parallelen Struktur. Zum Initialisieren des digitalen Signalprozessors nach dem Einschalten des Hörhilfegeräts sowie zur Anpassung an sich ändernde Randbedingungen weist das Hörhilfegerät einen zwei­ ten, nichtflüchtigen Speicher 10 in Form eines EEPROMS auf. Die Speicherkapazität des zweiten Speichers 10 beträgt ein Vielfaches der Speicherkapazität des ersten Speichers 8. Beim Umschalten in ein anderes Hörprogramm, beispielsweise durch Betätigen einer Programmwahltaste, wird unter Kontrolle der Ablaufsteuerung 9 ein Teil des Inhalts des zweiten Speichers 10 ausgelesen und auf den ersten Speicher 8 übertragen. Hier­ bei wird der bisherige Inhalt des ersten Speichers 8 über­ schrieben. Dadurch ändert sich die interne Schaltung der pro­ grammierbaren vorkonfigurierten Logikelemente und Register des digitalen Signalprozessors 6.

Zur Programmierung und Anpassung des Hörhilfegeräts 1 weist dieses eine externe Schnittstelle 11 auf, über welche in Ver­ bindung mit einem externen Programmier- oder Anpaßgerät die Inhalte des ersten und des zweiten Speichers veränderbar sind.

Claims (12)

1. Digitales programmierbares Hörhilfegerät (1) mit wenig­ stens einem Eingangswandler (2), einer Signalverarbeitungs­ einheit (3), einem ersten Speicher (8) und einem Ausgangs­ wandler (4), dadurch gekennzeich­ net, daß wenigstens ein Bauelement (6) der Signalver­ arbeitungseinheit programmierbare vorkonfigurierte Logikele­ mente aufweist, die abhängig vom Inhalt des ersten Speichers (8) verschaltbar sind.

2. Hörhilfegerät nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Bauelement (6) pro­ grammierbare vorkonfigurierte Register aufweist, die abhängig vom Inhalt des ersten Speichers (8) verschaltbar sind.

3. Hörhilfegerät nach Anspruch 1 oder 2, das einen zweiten Speicher (10) und eine Ablaufsteuerung (9) aufweist, wobei von der Ablaufsteuerung gesteuert der Inhalt des zweiten Speichers (10) ganz oder teilweise auf den ersten Speicher (8) übertragbar ist.

4. Hörhilfegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ge­ kennzeichnet durch ein SRAM als ersten Speicher (8) und ein EEPROM als zweiten Speicher (10).

5. Hörhilfegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verschaltung der programmierbaren vorkonfigurierten Logikelemente und/oder Register während des Betriebs des Hör­ hilfegeräts (1) veränderbar ist.

6. Hörhilfegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verschaltung der programmierbaren vorkonfigurierten Logikelemente und/oder Register durch Umschalten in ein ande­ res Hörprogramm veränderbar ist.

7. Hörhilfegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verschaltung der programmierbaren vorkonfigurierten Logikelemente und/oder Register in Anpassung an eine geän­ derte Hörsituation automatisch erfolgt.

8. Hörhilfegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ge­ kennzeichnet durch programmierbare vorkonfigurierte Logikelemente und/oder Register zur individuellen Anpassung an den Hörgeräteträger.

9. Hörhilfegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungseinheit (3) einen Mikroprozessor aufweist.

10. Hörhilfegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die programmierbaren vorkonfigurierten Logikelemente und/oder Register in einer Parallelstruktur miteinander verschaltet sind.

11. Hörhilfegerät nach Anspruch 10 mit wenigstens zwei Ein­ gangswandlern (2, 2'), dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausgangssignale der Eingangs­ wandler parallel verarbeitbar sind.

12. Hörhilfegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungseinheit eine Signalanalyseeinheit aufweist.