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          张飞软?#37096;?#28304;基于STM32 BLDC直流无刷电机驱动器开发视频套件,??戳此立抢??

          创新型数字总线架构降低音频?#20302;?#25104;本

          2018-09-21 10:10 ? 次阅读

            Ken Waurin,营销经理,Analog Devices, Inc.

            汽车制造商致力于使其下一代汽车比以前更安全、更智能且更节油。为此,需要在汽车中部署更多的ECU(电子控?#39057;?#20803;),以实现智能无线电连接、路噪主动降噪(RNC)、个人音区?#26234;?PAZ)、车内通信(ICC)和自动驾驶等新特性和功能,这会导致电子?#20302;车?#25968;量不断增加,也越来越复杂路噪主动降噪。随着ECU数量的不断增加,连接各种ECU所需的电缆的重量?#32479;?#26412;也随之增加。增加的重量会反过来降低汽车的燃油效率,这一点让汽车制造商很苦恼。

            汽车制造商必须在提供先进、功能丰富的信息娱乐?#20302;?#21644;符合政府发布的燃油效率标准之间取得平衡。减轻现有电缆的重量可大幅提高燃油效率。

            现状

            传统的汽车音频ECU一般通过单独的模拟电缆或现有的数字总线架构来连接,这两者?#21363;?#22312;局限性、低效率、?#23433;?#24517;要的费用等。使用模拟传输线的汽车音频?#20302;?#38656;要专用且昂贵的屏蔽电缆,?#21019;?#36755;多通道音频信号。在如今支持多通道(5.1或7.1)Dolby或DTS解码的高级 音响?#20302;?#20013;,所需电缆的数量迅速增加。而且,额外的模数转换器(adc)和数模转换器(dac)不仅会增加?#20302;?#24635;成本,而?#19968;?#21487;能使某些音频性能下降。

            当代信息娱乐?#20302;?#20013;已经广泛采用MOST?或以太网EAVB等数字总线标准,这?#19988;?#20026;这些标准能够大幅简化模拟实施方案的连接复杂性。然而,MOST和以太网EAVB虽然能够提高性能和灵活性,

            但需要加入高价格的微控制器来实施相关软件协议栈,从而增加?#20302;?#25104;本。此外,这些数字总线架构本身对节点之间的延迟存在着不确定性。对于ANC/RNC和ICC等易受延迟影响的应用,现有的数字总线架构存在的根本缺陷是不能被接受的。

            汽车音频总线简介

            汽车音频总线?(或A2B?)是adi公司的一项创新的、为应用而生的技术。事实证明,该技术最多能够将整体电缆重量减轻75%,而?#19968;?#33021;提供高保真的数字音频。汽车音频总线(A2B)针对音频应用进行优化,相比模拟音频总线能够提供出色的音频质量,而且其?#20302;?#24635;成本远低于现有的数字总线标准。简单?#27492;擔珹2B是一种高带宽(50 Mbps)数字总线,它能够在非常长的距离上(节点间的距离最长达15 m,整个?#26632;?#38142;长度超过40 m),使用一条非屏蔽双绞线将I2S音频、i2C控制数据、时钟、和供电一起传输。

            汽车音频总线基本特性

            品—AD2427W和AD2426W一起,组成了最新的增强型A2B收发器系列,且引脚兼容。这种最新型的产?#20998;?#25345;采用单主机的?#26632;?#38142;,以及最多10个从机节点,与第一代A2B产品相比,其性能提升了20%(参见图1)。借助这种?#26632;?#38142;能力,A2B总线距离最长可达40 m,单个节点之间的最长距离可达15 m。用串?#22411;?#25169;结构代替环形拓扑结构是A2B技术中一个重要的元素,对整体?#20302;?#23436;整性和稳定性至关重要。如果A2B?#26632;?#38142;的一个节点受?#25509;?#21709;,整个网络不会?#35272;!?#21482;有?#25910;?#33410;点下游的节点会受影响。而A2B技术特有的内嵌诊断功能能够判断?#25910;系?#26469;源和起因,发出中断信号,并启动保护措施。

          图1.A2B汽车音频总线功能框图

            与现有的数字总线架构相比,A2B主从线拓扑结构本身更为高效。启动简单的总线初始化流程之后,无需更多处理器干预,总线即可常规运行。A2B的独特架构带来的一个附加优点是,?#20302;?#24310;迟是确定的(2个时钟周期的延迟),并且延迟与音频节点在A2B总线?#31995;?#20301;置无关。此特性对ANC/RNC和ICC等语音和音频应用极其重要,在这些应用中,必须以时序一致的方式处理多个远程传感器的音频样本。

            AD2428W、AD2427W和AD2426W A2B收发器可在一条非屏蔽双绞线上传输音频、控制、时钟和供电信号。这可降低?#20302;?#24635;成本,原因如下。

            与传统实施方案相比,减少了物理线缆的数量。

            实际采用的线缆可以是成本更低、重量更轻的非屏蔽双绞线,而非更昂贵的屏蔽电缆。

            最重要的是,对于特定的应用场景,A2B技术?#21830;?#20379;小功率的供电,将不超过300 mA的电流传输至A2B?#26632;?#38142;?#31995;?#38899;频节点。有了这个小功?#20351;?#30005;传输,便无需在音频ECU上使用本地电源,从而进一步降低?#20302;?#25104;本。

            A2B技术提供的50 Mbps总线带宽最多可支持32个使用标准音频采样速率(44.1 kHz、48 kHZ)和位宽(12位、16位、24位)的上行和下行音?#20302;?#36947;。这可为多种音频I/O设备提供相当大的灵活性和连接性。在音频ECU之间维持全数字音频信号链可保证最高质量的音频?#20998;剩?#19981;会因ADC/DAC转换造成音频性能下降。

            如前所述,?#20302;?#32423;诊断功能是A2B技术的一个重要元素。在所有A2B节点上,都能够判断多种?#25910;?#29366;况,包括开路、电线短路、电线反接、电线短路至电源或地。从?#20302;?#23436;整性?#23884;?#30475;,该功能非常重要,因为在出现开路、电线短路或电线反接等?#25910;鮮保收系?#19978;游的A2B节点仍然能够正常工作。诊断功能还提供高效隔离?#20302;?#32423;?#25910;系?#33021;力,从汽车经销商/安装人员的?#23884;?#26469;看,这一点至关重要。

            使用SigmaStudio?图形化开发环?#24120;?#19982;支持ADI公司SigmaDsP?和SHARC?处理器系列的开发工具相同)可大幅简化采用A2B的?#20302;车?#35774;计过程。SigmaStudio通过业界领先的工具链,初始化A2B网络,并配置所有寄存器。SigmaStudio环境中还包含A2B总线带宽计算器和误码率测试器(BERT)。ADI还提供众多的全功能评估套件,可快速完成实际A2B网络的原型设计,从而加快?#20302;?#26041;案早期验证和测试、验证和调试过程。

            目标市场与应用

            众多成熟和新兴的市场应用将因A2B技术而受益。目标应用包括:

            音频ECU(车载音响主机、高级音频功放)连接

            用于免提通话/语音识别/车内通信的麦克风阵列

            主动降噪、路噪主动降噪

            个人音区?#26234;??#24615;?#25196;声器

            eCall和远程信息处理?#20302;场?自动驾驶?#20302;场?#33258;动停车?#20302;?/p>

            生命体征监测

            智能无线电连接

            音频ECU连接是一个成熟的、具有吸引力的应用领域。众多量产汽车中已部署采用A2B。在音响主机连接至高级音频功放的简单例子中(参见图2),A2B无需使用多条线缆来连接多通道音频、导航、手机和提示音。A2B可将所有相关线缆替换为低成本的非屏蔽双绞线,这种通过A2B进行的连接方式已经过测试和验证,符合最严格的汽车EMc和EMI兼容性要求。

          图2.车内的A2B汽车音频总线示例

            高效经济的麦克风连接是设计中的优先考?#19988;?#32032;,促成了多种使用案例和应用。蓝牙?连接性和免提/语音识别?#20302;?#24050;成为标准配置,在某些地区紧急呼叫eCall?#20302;?#24050;成为强制要求。从车厂的?#23884;?#26469;看,趋势是向单独或以模块为单位进行装配的多麦克风(2至4个)?#20302;?#21457;展。无论何?#26234;?#20917;,采用A2B技术的?#20302;?#24635;成本远低于模拟连接产生的成本,在多麦克风阵列中尤为如此。所有A2B收发器均支持多达四个PDM麦克风接入,从而在四个麦克风阵列中,节省了传统连接方式中的三根麦克风线。

            路噪主动降噪是更加广泛的ANC应用领域的衍生产品,许多汽车制造商正在评估这项应用。在宽带ANC中,可抵消与参考输入谐波相关的声音,以?#23433;?#20998;非谐波相关或随机的声音。这些参考输入一般通过实体分布在车身周边的加速度传感器提供,最常见于四个悬挂中。宽带ANC?#20302;车?#20854;他输入可来自error麦克风——也分布于汽车内部,比如在每个需要产生安静区的乘客位置布置一个。?#29992;?#20010;加速度计/麦克风到宽带ANC处理单元的连接,传统实施方案采用模拟连接。显然,其接线成本、复杂性均过高,处理单元?#31995;?#36830;接器区域也需要很大。而这些问题均可通过A2B方案解决。

            对于需要经济高效的传感器连接的新兴应用,A2B?#37096;?#20197;被视为一项具?#22411;?#21160;作用的技术。自动驾驶、生命体征监测和自动停车?#20302;车?#24212;用预计于2020年开始量产,都能从A2B技术提供的特性、功能、便捷性和快速上市等优势中获益。

            总结

            A2B是一种数字总线架构,能够为接线集中的音频和控制应用提供一系列优化,还能提高?#20302;?#24615;能和降低?#20302;?#25104;本。

            A2B提供远高于模拟连接的音频质量,同时还能提供低成本、可扩展的数字总线架构。

            A2B可在各种汽车应用中提供低风险解决方案。

            从2016年开始,基于A2B的?#20302;?#24050;进入部署阶段,目前交付的?#20302;?#25968;量已超过200万套。

            AD2428W以及功能精简、低成本的衍生产品AD2427W和AD2426W,代表了功能增强型A2B收发器的最新发展即按照既定的发?#26500;?#21010;,致力于实现更高集成度和性能。

            作者简介

            Ken Waurin是ADI公司的战?#26434;?#38144;经理,负责汽车信息娱乐?#20302;?#30456;关工作。他的主要关注点是高级音响、主动降噪?#32479;的?#36830;接。联系方式:[email protected]