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          創新型數字總線架構降低音頻系統成本

          2018-09-21 10:10 ? 次閱讀

            Ken Waurin,營銷經理,Analog Devices, Inc.

            汽車制造商致力于使其下一代汽車比以前更安全、更智能且更節油。為此,需要在汽車中部署更多的ECU(電子控制單元),以實現智能無線電連接、路噪主動降噪(RNC)、個人音區分區(PAZ)、車內通信(ICC)和自動駕駛等新特性和功能,這會導致電子系統的數量不斷增加,也越來越復雜路噪主動降噪。隨著ECU數量的不斷增加,連接各種ECU所需的電纜的重量和成本也隨之增加。增加的重量會反過來降低汽車的燃油效率,這一點讓汽車制造商很苦惱。

            汽車制造商必須在提供先進、功能豐富的信息娛樂系統和符合政府發布的燃油效率標準之間取得平衡。減輕現有電纜的重量可大幅提高燃油效率。

            現狀

            傳統的汽車音頻ECU一般通過單獨的模擬電纜或現有的數字總線架構來連接,這兩者都存在局限性、低效率、及不必要的費用等。使用模擬傳輸線的汽車音頻系統需要專用且昂貴的屏蔽電纜,來傳輸多通道音頻信號。在如今支持多通道(5.1或7.1)Dolby或DTS解碼的高級 音響系統中,所需電纜的數量迅速增加。而且,額外的模數轉換器(ADC)和數模轉換器(DAC)不僅會增加系統總成本,而且還可能使某些音頻性能下降。

            當代信息娛樂系統中已經廣泛采用MOST?或以太網EAVB等數字總線標準,這是因為這些標準能夠大幅簡化模擬實施方案的連接復雜性。然而,MOST和以太網EAVB雖然能夠提高性能和靈活性,

            但需要加入高價格的微控制器來實施相關軟件協議棧,從而增加系統成本。此外,這些數字總線架構本身對節點之間的延遲存在著不確定性。對于ANC/RNC和ICC等易受延遲影響的應用,現有的數字總線架構存在的根本缺陷是不能被接受的。

            汽車音頻總線簡介

            汽車音頻總線?(或A2B?)是ADI公司的一項創新的、為應用而生的技術。事實證明,該技術最多能夠將整體電纜重量減輕75%,而且還能提供高保真的數字音頻。汽車音頻總線(A2B)針對音頻應用進行優化,相比模擬音頻總線能夠提供出色的音頻質量,而且其系統總成本遠低于現有的數字總線標準。簡單來說,A2B是一種高帶寬(50 Mbps)數字總線,它能夠在非常長的距離上(節點間的距離最長達15 m,整個菊花鏈長度超過40 m),使用一條非屏蔽雙絞線將I2S音頻、I2C控制數據、時鐘、和供電一起傳輸。

            汽車音頻總線基本特性

            品—AD2427W和AD2426W一起,組成了最新的增強型A2B收發器系列,且引腳兼容。這種最新型的產品支持采用單主機的菊花鏈,以及最多10個從機節點,與第一代A2B產品相比,其性能提升了20%(參見圖1)。借助這種菊花鏈能力,A2B總線距離最長可達40 m,單個節點之間的最長距離可達15 m。用串行拓撲結構代替環形拓撲結構是A2B技術中一個重要的元素,對整體系統完整性和穩定性至關重要。如果A2B菊花鏈的一個節點受到影響,整個網絡不會崩潰。只有故障節點下游的節點會受影響。而A2B技術特有的內嵌診斷功能能夠判斷故障的來源和起因,發出中斷信號,并啟動保護措施。

          圖1.A2B汽車音頻總線功能框圖

            與現有的數字總線架構相比,A2B主從線拓撲結構本身更為高效。啟動簡單的總線初始化流程之后,無需更多處理器干預,總線即可常規運行。A2B的獨特架構帶來的一個附加優點是,系統延遲是確定的(2個時鐘周期的延遲),并且延遲與音頻節點在A2B總線上的位置無關。此特性對ANC/RNC和ICC等語音和音頻應用極其重要,在這些應用中,必須以時序一致的方式處理多個遠程傳感器的音頻樣本。

            AD2428W、AD2427W和AD2426W A2B收發器可在一條非屏蔽雙絞線上傳輸音頻、控制、時鐘和供電信號。這可降低系統總成本,原因如下。

            與傳統實施方案相比,減少了物理線纜的數量。

            實際采用的線纜可以是成本更低、重量更輕的非屏蔽雙絞線,而非更昂貴的屏蔽電纜。

            最重要的是,對于特定的應用場景,A2B技術可提供小功率的供電,將不超過300 mA的電流傳輸至A2B菊花鏈上的音頻節點。有了這個小功率供電傳輸,便無需在音頻ECU上使用本地電源,從而進一步降低系統成本。

            A2B技術提供的50 Mbps總線帶寬最多可支持32個使用標準音頻采樣速率(44.1 kHz、48 kHZ)和位寬(12位、16位、24位)的上行和下行音頻通道。這可為多種音頻I/O設備提供相當大的靈活性和連接性。在音頻ECU之間維持全數字音頻信號鏈可保證最高質量的音頻品質,不會因ADC/DAC轉換造成音頻性能下降。

            如前所述,系統級診斷功能是A2B技術的一個重要元素。在所有A2B節點上,都能夠判斷多種故障狀況,包括開路、電線短路、電線反接、電線短路至電源或地。從系統完整性角度看,該功能非常重要,因為在出現開路、電線短路或電線反接等故障時,故障點上游的A2B節點仍然能夠正常工作。診斷功能還提供高效隔離系統級故障的能力,從汽車經銷商/安裝人員的角度來看,這一點至關重要。

            使用SigmaStudio?圖形化開發環境(與支持ADI公司SigmaDSP?和SHARC?處理器系列的開發工具相同)可大幅簡化采用A2B的系統的設計過程。SigmaStudio通過業界領先的工具鏈,初始化A2B網絡,并配置所有寄存器。SigmaStudio環境中還包含A2B總線帶寬計算器和誤碼率測試器(BERT)。ADI還提供眾多的全功能評估套件,可快速完成實際A2B網絡的原型設計,從而加快系統方案早期驗證和測試、驗證和調試過程。

            目標市場與應用

            眾多成熟和新興的市場應用將因A2B技術而受益。目標應用包括:

            音頻ECU(車載音響主機、高級音頻功放)連接

            用于免提通話/語音識別/車內通信的麥克風陣列

            主動降噪、路噪主動降噪

            個人音區分區/有源揚聲器

            eCall和遠程信息處理系統、 自動駕駛系統、自動停車系統

            生命體征監測

            智能無線電連接

            音頻ECU連接是一個成熟的、具有吸引力的應用領域。眾多量產汽車中已部署采用A2B。在音響主機連接至高級音頻功放的簡單例子中(參見圖2),A2B無需使用多條線纜來連接多通道音頻、導航、手機和提示音。A2B可將所有相關線纜替換為低成本的非屏蔽雙絞線,這種通過A2B進行的連接方式已經過測試和驗證,符合最嚴格的汽車EMC和EMI兼容性要求。

          圖2.車內的A2B汽車音頻總線示例

            高效經濟的麥克風連接是設計中的優先考慮因素,促成了多種使用案例和應用。藍牙?連接性和免提/語音識別系統已成為標準配置,在某些地區緊急呼叫eCall系統已成為強制要求。從車廠的角度來看,趨勢是向單獨或以模塊為單位進行裝配的多麥克風(2至4個)系統發展。無論何種情況,采用A2B技術的系統總成本遠低于模擬連接產生的成本,在多麥克風陣列中尤為如此。所有A2B收發器均支持多達四個PDM麥克風接入,從而在四個麥克風陣列中,節省了傳統連接方式中的三根麥克風線。

            路噪主動降噪是更加廣泛的ANC應用領域的衍生產品,許多汽車制造商正在評估這項應用。在寬帶ANC中,可抵消與參考輸入諧波相關的聲音,以及部分非諧波相關或隨機的聲音。這些參考輸入一般通過實體分布在車身周邊的加速度傳感器提供,最常見于四個懸掛中。寬帶ANC系統的其他輸入可來自error麥克風——也分布于汽車內部,比如在每個需要產生安靜區的乘客位置布置一個。從每個加速度計/麥克風到寬帶ANC處理單元的連接,傳統實施方案采用模擬連接。顯然,其接線成本、復雜性均過高,處理單元上的連接器區域也需要很大。而這些問題均可通過A2B方案解決。

            對于需要經濟高效的傳感器連接的新興應用,A2B也可以被視為一項具有推動作用的技術。自動駕駛、生命體征監測和自動停車系統等應用預計于2020年開始量產,都能從A2B技術提供的特性、功能、便捷性和快速上市等優勢中獲益。

            總結

            A2B是一種數字總線架構,能夠為接線集中的音頻和控制應用提供一系列優化,還能提高系統性能和降低系統成本。

            A2B提供遠高于模擬連接的音頻質量,同時還能提供低成本、可擴展的數字總線架構。

            A2B可在各種汽車應用中提供低風險解決方案。

            從2016年開始,基于A2B的系統已進入部署階段,目前交付的系統數量已超過200萬套。

            AD2428W以及功能精簡、低成本的衍生產品AD2427W和AD2426W,代表了功能增強型A2B收發器的最新發展即按照既定的發展規劃,致力于實現更高集成度和性能。

            作者簡介

            Ken Waurin是ADI公司的戰略營銷經理,負責汽車信息娛樂系統相關工作。他的主要關注點是高級音響、主動降噪和車內連接。聯系方式:[email protected]

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               在計算機中,總線是計算機中各個部件之間進行數據通信的通道。在Linux內核的設備驅動模型中,總線的概...

          發表于 09-27 16:53 ? 212次 閱讀
          基于高通平臺進行的總線、設備、驅動三者關系簡析

          基于Dragonboard 410c的總線控制之UART(一)

              UART也是一種常用的總線,可以實現異步操作,速率比i2c要塊。     1.標準是4線連接,分別是VC...

          發表于 09-27 11:51 ? 113次 閱讀
          基于Dragonboard 410c的總線控制之UART(一)

          中斷期間的總線沖突

          我有一個處理I2C消息的中斷例程。正常情況下工作,無噪音。然而,如果我引入足夠的噪聲導致總線沖突,則SDA線被檢測到總線碰...

          發表于 09-26 17:23 ? 34次 閱讀
          中斷期間的總線沖突

          大型數據存儲中心高智能容錯雙總線系統設計方案

            1 概述   大型數據中心存儲中心機房專門為核心數據進行存儲保存,確保數據萬無一失,地理位置相對偏僻安全,不容易發現,...

          發表于 09-26 09:57 ? 56次 閱讀
          大型數據存儲中心高智能容錯雙總線系統設計方案

          Linux設備驅動總線關系概述

          前言: 本篇blog主要是整理了一下總線,驅動,設備之間的關系概述。 一、總線、驅動、設備     &...

          發表于 09-21 11:42 ? 868次 閱讀
          Linux設備驅動總線關系概述

          你是嵌入式硬件設計的大神還是小白?

          提到“嵌入式”,想必各位攻城獅都不會陌生,今兒不管您水平幾何,咱們一起聊聊這“嵌入式”,大神&小白,....

          的頭像 玩轉單片機 發表于 09-18 17:51 ? 473次 閱讀
          你是嵌入式硬件設計的大神還是小白?

          1553B總線通信在某型測試系統中的硬件和軟件設計方法

          某型機載設備與載機火控系統之間采用1553B 總線實現數據通信和時序控制.本文在研究1553B 總線....

          的頭像 電子設計 發表于 09-12 09:17 ? 370次 閱讀
          1553B總線通信在某型測試系統中的硬件和軟件設計方法

          基于IO-Link從站的演示系統,有何特點

          IO-Link是獨立于任何現場總線,適用于工業控制最底層的簡單傳感器和執行器的工業通信接口。IO-L....

          的頭像 電子設計 發表于 09-12 08:47 ? 521次 閱讀
          基于IO-Link從站的演示系統,有何特點

          RS-485總線現場布線規范與布線的錯誤觀念

          傳輸距離問題:485總線傳輸距離為1200米,該傳輸距離有限定條件:波特率低于110Kbps,使用標....

          的頭像 工控資料窩 發表于 09-06 10:19 ? 479次 閱讀
          RS-485總線現場布線規范與布線的錯誤觀念

          PCIe總線的熱插拔機制

          當然,熱插拔不僅僅是硬件的事,其需要軟硬件協同實現。要想實現熱插拔功能,操作系統、主板熱插拔驅動器、....

          的頭像 電子技術應用ChinaAET 發表于 09-06 09:20 ? 437次 閱讀
          PCIe總線的熱插拔機制

          PCIe總線自V2.0加入了功能層復位的功能

          FLR只復位對應Function的內部狀態和寄存器(使其暫時不變化,Making it quiesc....

          的頭像 電子技術應用ChinaAET 發表于 09-05 09:46 ? 572次 閱讀
          PCIe總線自V2.0加入了功能層復位的功能

          PCI總線中定義了四種復位名稱

          熱復位(Hot Reset)是一種In-band 復位,其并不使用邊帶信號。PCIe設備通過向其鏈路....

          的頭像 電子技術應用ChinaAET 發表于 09-04 09:19 ? 502次 閱讀
          PCI總線中定義了四種復位名稱

          在工業控制網絡中已經部分實現對現場總線的替代

          近幾年,隨著智能制造戰略的持續推進,中國制造企業開始重視對底層工業自動化系統的改造與升級,由此引發....

          發表于 09-02 11:33 ? 318次 閱讀
          在工業控制網絡中已經部分實現對現場總線的替代

          克服MSI機制的三個主要的缺陷

          有趣的是,MSI只支持32個中斷向量,而MSI-X支持多達2048個中斷向量,但是MSI-X的相關寄....

          的頭像 電子技術應用ChinaAET 發表于 09-02 10:41 ? 476次 閱讀
          克服MSI機制的三個主要的缺陷

          PCIe兩種中斷傳遞方式

          MSI/MSI-X是后續的PCI/PCI-X總線改進后的中斷機制,其中MSI-X(MSI-eXten....

          的頭像 電子技術應用ChinaAET 發表于 08-31 15:31 ? 572次 閱讀
          PCIe兩種中斷傳遞方式

          創新型汽車音頻總線 提高系統性能、降低成本

          汽車制造商必須在提供先進、功能豐富的信息娛樂系統和符合政府發布的燃油效率標準之間取得平衡。減輕現有電....

          的頭像 電機控制設計加油站 發表于 08-31 08:35 ? 736次 閱讀
          創新型汽車音頻總線 提高系統性能、降低成本

          Lon總線在圖像采集節點中應用設計

          本系統是智能家庭系統中的子系統,主要實現的是:當有人進入該區域時則立即進行圖像采集,通過各個模塊進行....

          的頭像 電子設計 發表于 08-30 10:52 ? 466次 閱讀
          Lon總線在圖像采集節點中應用設計

          細數示波器或曾不為人知的12項功能

          需測量回波損耗(Sdd11)或插入損耗(Sdd21),但卻沒有TDR或VNA,怎么辦?您可用高帶寬示....

          的頭像 傳感器技術 發表于 08-29 15:37 ? 625次 閱讀
          細數示波器或曾不為人知的12項功能

          dcs維護的6個常見故障分析及解決方案

          電源方面的問題也較多,如備用電源不能自投,保險配置不合理及電源內部故障等造成電源中斷,溫壓電源波動引....

          的頭像 工控資料窩 發表于 08-25 10:17 ? 530次 閱讀
          dcs維護的6個常見故障分析及解決方案

          總線技術知識大盤點:總線的原理、分類及技術指標你知道多少呢?

          總線(Bus)是計算機各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線,它是由導線組成的傳輸線束,按照計算機....

          發表于 08-25 09:21 ? 290次 閱讀
          總線技術知識大盤點:總線的原理、分類及技術指標你知道多少呢?

          簡單的PCI總線INTx中斷實現流程

          上面的例子主要是基于早期的單核CPU設計的,并沒有考慮到目前多核CPU的情況。因此,在后續的PCI ....

          的頭像 電子技術應用ChinaAET 發表于 08-24 09:58 ? 686次 閱讀
          簡單的PCI總線INTx中斷實現流程

          PCIe總線的三種錯誤報告方式

          PCIe設備的配置空間中的狀態與控制寄存器如上圖所示,通過這些寄存器可以使能(或禁止)通過錯誤消息(....

          的頭像 電子技術應用ChinaAET 發表于 08-23 10:14 ? 840次 閱讀
          PCIe總線的三種錯誤報告方式

          PCI-Express接口連接器知識分析

          PCIe鏈路的最大寬度為×32,但是在實際應用中,×32的鏈路寬度極少使用。在一個處理器系統中,一般....

          的頭像 EDA設計智匯館 發表于 08-21 18:11 ? 923次 閱讀
          PCI-Express接口連接器知識分析

          PXIe總線控制器:由PXIe-1010總線控制模塊與FirmDrive構成,大大簡化PXIe板卡的研制開發

          長期以來,科技人員為了設計PXIe板卡時不得不花費很多時間和精力來了解PXIe總線,在我國始終沒有....

          發表于 08-20 09:19 ? 364次 閱讀
          PXIe總線控制器:由PXIe-1010總線控制模塊與FirmDrive構成,大大簡化PXIe板卡的研制開發

          新一代信號質量分析儀MP1900A BERT,可應對下一代總線及最新的以太網網絡

          近日消息,安立通訊6月底宣布推出新一代信號質量分析儀MP1900A BERT,該多功能方案可應對下....

          發表于 08-19 09:47 ? 102次 閱讀
          新一代信號質量分析儀MP1900A BERT,可應對下一代總線及最新的以太網網絡

          ARM架構和總線協議如何支持Linux原子操作?

          這篇文章探討ARM架構和總線協議如何來支持的。對于某款ARM處理器和總線CCI,CCN和CMN產品的....

          的頭像 Linuxer 發表于 08-18 10:57 ? 846次 閱讀
          ARM架構和總線協議如何支持Linux原子操作?

          PCIe總線的錯誤報告機制中四個比較重要的概念

          錯誤報告(Error Reporting):通知系統某個(或多個)錯誤發生了。在PCIe總線中,發....

          的頭像 電子技術應用ChinaAET 發表于 08-17 10:09 ? 634次 閱讀
          PCIe總線的錯誤報告機制中四個比較重要的概念

          Domio Pro使用微振動音頻系統,可將任何頭盔轉換成環繞立體聲系統

          Domio Pro無需改變頭盔的構造,只需安裝一個外置模塊即可,除了能夠提供不錯的音效,它還支持通話....

          發表于 08-16 10:04 ? 117次 閱讀
          Domio Pro使用微振動音頻系統,可將任何頭盔轉換成環繞立體聲系統

          OPPO宣布藍光播放器、耳機以及音頻系統都將停產

          雖然許多人知道 Oppo 都是通過其手機業務,但其在家庭影院市場的地位其實也是一點都不低呢。不過在進....

          的頭像 39度創意研究所 發表于 08-14 15:10 ? 1258次 閱讀
          OPPO宣布藍光播放器、耳機以及音頻系統都將停產

          嵌入式開發中常用的總線與接口總結

          任何一個微處理器都要與一定數量的部件和外圍設備連接,但如果將各部件和每一種外圍設備都分別用一組線路與....

          的頭像 嵌入式ARM 發表于 08-14 11:37 ? 877次 閱讀
          嵌入式開發中常用的總線與接口總結

          以FPGA系統為核心的1553B總線接口設計

          在總線接口模塊中,曼徹斯特編解碼是實現功能的核心部分,所以編碼數據和解碼數據是進行功能驗證時觀察的重....

          發表于 08-12 09:44 ? 170次 閱讀
          以FPGA系統為核心的1553B總線接口設計

          Wishbone總線的主要特征概括

          在以上介紹的三種總線中,CoreConnect雖免費不過需要IBM 公司許可,ARM 沒有明確的正式....

          的頭像 電子技術應用ChinaAET 發表于 08-11 09:14 ? 526次 閱讀
          Wishbone總線的主要特征概括
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