基于泰凌微电子TWS耳机的助听器方案解析

1方案应用背景

听力问题是全世界面临的重大公共健康问题，2021年世界卫生组织发布的《世界听力报告》显示听力损失目前影响这全球超过15亿人，其中4.3亿人听力较好的耳朵有中度或以上程度的听力损失；预计2050年全球四分之一的人有听力问题，近25亿人将患有某种程度的听力损失，其中至少7亿人将需要听力康复服务。

2传统助听器的弊端 

“助听器越戴越聋”：单纯的通过放大音量来实现助听；

体验感差：如盒式助听器，麦克风不在耳廓处，无方向感和立体声；

不够美观：如耳背式助听器，佩戴在耳廓上方，不够隐蔽影响美观性；

3泰凌方案介绍

泰凌助听器方案基于TWS耳机应用形态进行开发，采用泰凌 TLSR9518芯片搭配DSP实现整体方案，语音处理相关算法运行在DSP内，具备以下功能特点：

01支持产品采用TWS耳机形态

该方案基于泰凌成熟的TWS耳机方案扩充而来，可以支持客户以TWS耳机的形态来进行助听器产品开发，对于用户来讲可以提高美观度，避免佩戴传统助听器带来的尴尬。

02支持助听、电话、音乐三种模式自动切换

该方案即支持传统助听器的助听功能，也支持作为BT TWS耳机连接手机的娱乐功能，针对娱乐模式下的音乐和通话功能，算法也会对音频做出相应的处理，提高用户娱乐的体验。

助听、电话、音乐模式自动切换的机制为，蓝牙未连接或连接后手机无电话或音乐操作时，系统处于助听模式；当手机播放音乐或接打电话时，系统自动切换到音乐或电话模式，且电话的优先级大于音乐；

音乐及电话模式软件实现方案如下图所示，按数据传输方向可划分为上下行通路，具体介绍如下：

音乐/电话下行通路：通过buffer缓存和task调度，将bt stack发来的数据进行解码并送至DSP内进行算法处理，算法处理后的数据缓存在相应buffer内，等待DMA搬运至codec进行播放。

电话上行通路：同样依托buffer缓存即task调度机制，控制codec采集到的MIC数据传输至DSP内进行算法处理，并对处理后的数据进行编码、发送至蓝牙主机。

图1 音乐/电话模式方案框图

助听模式软件实现方案如下图所示，该模式不涉及蓝牙协议栈及编解码，直接将codec采集到的MIC数据传输至DSP内做算法处理，处理后立即进行播放。助听模式追求语音信号的实时性，通过软件层面对缓存buffer及读写指针的优化，在DSP只做memory copy的场景下，使用AP进行测量，数据环路延迟可以做到9.5ms。

图2 助听模式方案框图

03支持各常用编解码格式

BT音乐支持AAC SBC格式解码，BT通话支持MSBC CVSD格式编解码，兼容市面上绝大多数蓝牙播放器。

04支持降噪、回声消除、语音增强等算法

DSP内集成了各种语音处理算法，在频域层面对语音数据进行降噪、回声消除等处理，提高用户的使用体验度，避免了传统助听器单纯音量放大带来的“越戴越聋”的问题。方案支持SPP通信，可配合客户开发的上位机/APP工具，指导用户通过界面化操作，根据实际听觉反馈配置算法参数，精准匹配每一位用户的实际需求。

泰凌即将推出新一代音频芯片TL751X系列，该系列芯片支持蓝牙5.4技术，并采用双核RISC-V处理器及Hifi-5 DSP的多核架构，提供高性能音频处理能力。MCU和DSP的核心频率分别达到300MHz，配备1.75MB的SRAM和最大32MB的闪存容量。硬件编解码器支持高达24bit/768kHz的音频采样率，其中ADC的信噪比和总谐波失真加噪声（SNR/THD+N）分别达到106dB和80dB，DAC的性能则分别为120dB和90dB。

TL751X系列芯片具备丰富的外设接口，包括标准的SPI、I2C、UART等，以及新增的EMMC和SPDIF接口，使其能够支持单芯片助听器解决方案。现TL751X系列芯片已经进入送样阶段，供前期客户进行测试和开发。