本论文研究了人工耳蜗的结构设计以及人工耳蜗专用数字信号处理器(DSP)的低功耗设计,提出了一种带植入式DSP的可双模工作的新型人工耳蜗系统。新系统可根据需要自由选择工作于体内单机模式或体内外联机模式。由于联机模式使用的是体外电池,所以新系统对植入式电池的使用量较小,比纯粹全植入的系统具有更好的可行性。而且,由于无线通道中传输的是低码率的语音数据,所以新系统也解决了现有人工耳蜗系统中存在的无线数据带宽受限问题。提出了一种基于开放源代码硬件的专用指令集处理器(OSH-ASIP)设计方法,制定了详细的设计流程并用于指导实际的DSP设计。基于开放源代码的硬件设计方法有助于提高效率并降低成本;专用指令集处理器的设计方法则有助于去除通用处理器中存在的冗余,从而提高处理器的执行效率、降低功耗。实际的设计和测试结果表明,OSH-ASIP方法把两者的优点有机地结合在一起,是本论文低功耗DSP设计成功的基础。提出了两种旨在降低存储器功耗的设计方法——循环暂存法和基于功能划分的存储器切割法。前者对于应用程序中短循环密集的情况特别有效,后者则主要应用于按功能宽幅分层的数据存储器上。实际的仿真和测试结果表明,在人工耳蜗应用当中,恰当地结合使用这两种方法,可以使DSP中存储器的功耗降低50%以上。最后,在OSH-ASIP设计方法的指导下,综合运用指令集简化、等待模式、循环暂存、存储器切割、操作数隔离和时钟门控等多种低功耗设计技术,在0.18μm CMOS工艺下设计并实现了一款人工耳蜗专用的低功耗DSP。实际测量结果表明,该DSP在10MHz的时钟频率下执行连续交织采样(CIS)算法的功耗小于2mW,低功耗效果显著。