創(chuàng)新的數(shù)字總線架構降低音頻系統(tǒng)成本

汽車制造商努力使未來幾代汽車比其前輩更安全、更智能、更省油。為了實現(xiàn)這一目標，隨著越來越多的電子控制單元（ECU）被部署在車輛中，電子系統(tǒng)的數(shù)量和復雜性不斷增加，從而實現(xiàn)新的特性和功能，如智能無線電連接、道路噪聲消除（RNC）、個人音頻區(qū)域（PAZ）、車載通信（ICC）和自動駕駛。隨著ECU數(shù)量的增加，在各種ECU之間提供連接的所需電纜線束的重量和成本也在增加。這種增加的重量反過來又降低了車輛的燃油效率，這讓汽車制造商非常懊惱。

汽車制造商必須在提供先進、功能豐富的信息娛樂系統(tǒng)的愿望與遵守政府規(guī)定的燃油效率標準的需求之間取得平衡。減輕現(xiàn)有電纜線束的重量可以顯著提高燃油效率。

現(xiàn)狀

傳統(tǒng)上，汽車音頻ECU通過單獨的模擬電纜或現(xiàn)有的數(shù)字總線架構進行連接，這兩者都存在局限性、低效率和不必要的費用。使用模擬布線的汽車音響系統(tǒng)需要為每個音頻信號或通道使用專用的、昂貴的屏蔽電纜。在當今的高端音頻系統(tǒng)中，通過支持多聲道（5.1 或 7.1）杜比或 DTS 解碼，所需的電纜數(shù)量迅速增加。此外，所需的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）會增加系統(tǒng)總成本，同時引入音頻性能下降的潛在領域。

MOST或以太網(wǎng)AVB等數(shù)字總線標準已廣泛應用于當前一代信息娛樂系統(tǒng)，因為它們大大簡化了與模擬實現(xiàn)相關的布線復雜性。然而，MOST和以太網(wǎng)AVB增加的性能和靈活性帶來了昂貴的微控制器管理其相關軟件協(xié)議棧的額外成本。此外，這些數(shù)字總線架構本質(zhì)上是不確定的，具有節(jié)點之間的可變系統(tǒng)延遲?，F(xiàn)有數(shù)字總線架構中的這一基本缺陷對于延遲敏感的語音和基于語音的應用（如 ANC/RNC 和 ICC）是不可接受的。

介紹汽車音頻總線

汽車音頻總線（或?2B）是ADI公司的一項創(chuàng)新應用調(diào)諧技術，經(jīng)證明可將線束重量減輕多達75%，同時提供高保真數(shù)字音頻。一個?2B針對音頻應用進行了優(yōu)化，可提供相對于模擬連接的卓越音頻質(zhì)量，與現(xiàn)有數(shù)字總線標準相比，總系統(tǒng)成本要低得多。在最簡單的形式中，A2B 是高帶寬 （50 Mbps） 數(shù)字總線，能夠傳輸 I2S 音頻和我2C 使用單根 2 線非屏蔽雙絞線電纜在很長的距離內(nèi)控制數(shù)據(jù)以及時鐘和電源 - 節(jié)點之間長達 15 m，整個菊花鏈之間長達 40 m。

汽車音頻總線基礎知識

從實現(xiàn)的角度來看，A2B 是單主、多從線拓撲。AD2428W與兩款功能精簡、成本更低的衍生產(chǎn)品AD2427W和AD2426W一起構成了最新的引腳兼容增強型A系列。2B 收發(fā)器。這些最新推出的產(chǎn)品支持單個主節(jié)點的菊花鏈，加上多達 10 個從節(jié)點，與第一代 A 相比增加了 20%2B 產(chǎn)品，如圖 1 所示。這種菊花鏈功能允許最大 A2B 距離可達 40 m，各個節(jié)點之間支持長達 15 m。使用線拓撲而不是環(huán)形拓撲是 A 的重要元素2B 技術與整體系統(tǒng)完整性和穩(wěn)健性有關。如果 A 的一個連接2B菊花鏈被破壞，整個網(wǎng)絡不會崩潰。只有故障連接下游的節(jié)點會受到故障的影響，而 A 固有的嵌入式診斷2B技術能夠隔離故障源，發(fā)出中斷信號以啟動糾正措施。

圖1.A2B 汽車音頻收發(fā)器功能框圖。

該 A2與現(xiàn)有的數(shù)字總線架構相比，B 主從線路拓撲本質(zhì)上是高效的。在簡單的總線發(fā)現(xiàn)過程之后，無需額外的處理器干預即可管理正常的總線操作。作為唯一 A 的額外好處2B 架構，系統(tǒng)延遲是完全確定的（2 周期延遲），與音頻節(jié)點在 A 上的位置無關2B巴士。此功能對于語音和音頻應用（如 ANC/RNC 和 ICC）極其重要，在這些應用中，來自多個遠程傳感器的音頻樣本必須以時間對齊的方式進行處理。

AD2428W、AD2427W和AD2426W A2B 收發(fā)器通過單根 2 線 UTP 電纜提供音頻、控制、時鐘和電源。由于各種原因，這降低了整體系統(tǒng)成本：

與傳統(tǒng)實現(xiàn)相比，物理導線的數(shù)量減少了。

與更昂貴的屏蔽電纜相比，實際電線本身可以是成本更低、重量更輕的 UTP。

最重要的是，對于特定用例，A2B 技術提供幻象電源功能，可為 A 上的音頻節(jié)點提供高達 300 mA 的電流2B 菊花鏈。這種幻象電源功能消除了音頻ECU對本地電源的需求，從而進一步降低了系統(tǒng)總成本。

A 提供的總 50 Mbps 總線帶寬2B 技術支持多達 32 個上行和多達 32 個下行音頻通道，使用標準音頻采樣率（44.1 kHz 和 48 kHz）和通道寬度（12 位、16 位、24 位）。這為各種音頻 I/O 設備提供了極大的靈活性和連接性。在音頻ECU之間保持完全數(shù)字的音頻信號鏈可確保保留最高質(zhì)量的音頻，而不會通過ADC/DAC轉(zhuǎn)換引入音頻降級的可能性。

如前所述，系統(tǒng)級診斷是 A 的重要組成部分2B技術。全部 A2B 節(jié)點能夠識別各種故障情況，包括開路、導線短路、導線反接或?qū)Ь€與電源或接地短路。從系統(tǒng)完整性的角度來看，此功能非常重要，因為在開路、導線短路或?qū)Ь€反轉(zhuǎn)故障的情況下，A2B 節(jié)點在故障上游仍完全正常運行。診斷功能還可以有效隔離系統(tǒng)級故障，從經(jīng)銷商/安裝商的角度來看，這一點至關重要。

設計一個 A2使用SigmaStudio大大簡化了B支持系統(tǒng)的過程?圖形設計環(huán)境—與支持ADI公司SigmaDSP和SHARC處理器系列的開發(fā)工具相同。SigmaStudio 提供初始化 A 的功能??2B 通過用戶友好、行業(yè)領先的工具鏈將所有寄存器聯(lián)網(wǎng)和配置。一個2B總線帶寬計算器和誤碼率測試（BERT）也包含在SigmaStudio環(huán)境中。廣泛的全功能評估系統(tǒng)可用于快速制作實際 A 的原型2B網(wǎng)絡，便于早期系統(tǒng)概念驗證、測試、驗證和調(diào)試。

目標市場和應用

各種各樣的市場，無論是成熟的還是新興的，都將受益于A提供的效率。2B技術。目標應用包括：

音頻ECU（音響主機和高級音頻放大器）連接

用于免提/語音識別/車載通信的麥克風陣列

主動降噪、道路降噪

個人音頻區(qū)域/有源揚聲器

電子呼叫和遠程信息處理系統(tǒng)

自動駕駛系統(tǒng)

自動泊車系統(tǒng)

生命體征監(jiān)測

智能無線電連接

音頻ECU連接是一個有吸引力的成熟應用領域，其中2B 已經(jīng)部署在量產(chǎn)車輛中。在一個簡單的示例中，如圖 2 所示。當音響主機連接到高級干線放大器時，A2B 消除了對多聲道音頻以及 NAV、手機和鈴聲的單獨電線的需求。A2B 用低成本的單根 2 線 UTP 電纜取代所有這些電線，該電纜已經(jīng)過測試并確認通過了最嚴格的汽車 EMC 和 EMI 兼容性要求。

高效且經(jīng)濟高效的麥克風連接是推動各種用例和應用的設計優(yōu)先事項。藍牙連接和免提/語音識別系統(tǒng)是標準設備，eCall系統(tǒng)在某些地區(qū)已經(jīng)是強制性的。從OEM的角度來看，趨勢是轉(zhuǎn)向單獨配置或作為模塊配置的多麥克風（兩到四個）系統(tǒng)。在任何一種情況下，使用?2與模擬連接相比，B 技術的整體系統(tǒng)成本顯著降低，尤其是在多麥克風陣列中。每個 A2B 收發(fā)器最多可支持 4 個 PDM 輸入麥克風，無需在 4 麥克風陣列中使用 4 根麥克風線中的 3 根。

道路噪音消除是更廣泛的ANC應用領域的衍生產(chǎn)品，現(xiàn)在許多汽車制造商正在研究。在寬帶ANC中，可以消除與參考輸入諧波相關的音調(diào)，以及一些非諧波相關或隨機音調(diào)。這些參考輸入通常通過物理分布在車輛周圍的加速度計提供，最常見的是在四個輪艙中。寬帶ANC系統(tǒng)的其他輸入將來自錯誤麥克風，分布在車輛內(nèi)部，每個乘客安靜區(qū)需要一個。傳統(tǒng)實現(xiàn)方案使用從每個加速度計/麥克風到寬帶ANC處理單元的專用模擬連接。顯然，這種方法在布線成本/復雜性以及處理單元上的連接器面積方面都可能令人望而卻步。所有這些問題都使用 A 解決2B 實現(xiàn)。

A2B也可以被認為是需要經(jīng)濟高效的傳感器連接的新興應用的使能技術。自動駕駛、生命體征監(jiān)測和自動泊車系統(tǒng)等應用，目標是在2020年及以后投產(chǎn)，都可以從A提供的特性、功能、簡單性和上市時間優(yōu)勢中受益。2B技術。

總結

A2B 是一種數(shù)字總線架構，可為布線密集型音頻和控制應用提供優(yōu)化的功能集、性能水平和系統(tǒng)成本。

A2B提供相對于模擬連接的卓越音頻質(zhì)量，同時提供更昂貴的數(shù)字總線架構的可擴展性。

A2B在各種汽車應用中提供低風險解決方案。

A2自 2016 年以來，基于 B 的系統(tǒng)已經(jīng)部署，已經(jīng)出貨了超過 2M 個系統(tǒng)。

AD2428W與特性/成本更低的衍生產(chǎn)品AD2427W和AD2426W代表了功能增強型A的最新發(fā)展2B型收發(fā)器，計劃實現(xiàn)更高的集成度和性能。

審核編輯：郭婷