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創(chuàng)新型數(shù)字總線架構(gòu)降低音頻系統(tǒng)成本

2018-09-30 20:11:16·  來源：電機(jī)控制設(shè)計(jì)  
　
Ken Waurin 營(yíng)銷經(jīng)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(jié)油。為此，需要在汽車中部署更多的ECU（電子控制單元），
Ken Waurin 營(yíng)銷經(jīng)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(jié)油。為此，需要在汽車中部署更多的ECU（電子控制單元），以實(shí)現(xiàn)智能無線電連接、路噪主動(dòng)降噪(RNC)、個(gè)人音區(qū)分區(qū)(PAZ)、車內(nèi)通信(ICC)和自動(dòng)駕駛等新特性和功能，這會(huì)導(dǎo)致電子系統(tǒng)的數(shù)量不斷增加，也越來越復(fù)雜路噪主動(dòng)降噪。隨著ECU數(shù)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(huì)反過來降低汽車的燃油效率，這一點(diǎn)讓汽車制造商很苦惱。
 
汽車制造商必須在提供先進(jìn)、功能豐富的信息娛樂系統(tǒng)和符合政府發(fā)布的燃油效率標(biāo)準(zhǔn)之間取得平衡。減輕現(xiàn)有電纜的重量可大幅提高燃油效率。

現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的汽車音頻ECU一般通過單獨(dú)的模擬電纜或現(xiàn)有的數(shù)字總線架構(gòu)來連接，這兩者都存在局限性、低效率、及不必要的費(fèi)用等。使用模擬傳輸線的汽車音頻系統(tǒng)需要專用且昂貴的屏蔽電纜，來傳輸多通道音頻信號(hào)。在如今支持多通道（5.1或7.1）Dolby或DTS解碼的高級(jí) 音響系統(tǒng)中，所需電纜的數(shù)量迅速增加。而且，額外的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)不僅會(huì)增加系統(tǒng)總成本，而且還可能使某些音頻性能下降。
 
當(dāng)代信息娛樂系統(tǒng)中已經(jīng)廣泛采用MOST®或以太網(wǎng)EAVB等數(shù)字總線標(biāo)準(zhǔn)，這是因?yàn)檫@些標(biāo)準(zhǔn)能夠大幅簡(jiǎn)化模擬實(shí)施方案的連接復(fù)雜性。然而，MOST和以太網(wǎng)EAVB雖然能夠提高性能和靈活性，但需要加入高價(jià)格的微控制器來實(shí)施相關(guān)軟件協(xié)議棧，從而增加系統(tǒng)成本。此外，這些數(shù)字總線架構(gòu)本身對(duì)節(jié)點(diǎn)之間的延遲存在著不確定性。對(duì)于ANC/RNC和ICC等易受延遲影響的應(yīng)用，現(xiàn)有的數(shù)字總線架構(gòu)存在的根本缺陷是不能被接受的。

汽車音頻總線簡(jiǎn)介

汽車音頻總線™（或A2B™）是ADI公司的一項(xiàng)創(chuàng)新的、為應(yīng)用而生的技術(shù)。事實(shí)證明，該技術(shù)最多能夠?qū)⒄w電纜重量減輕75%，而且還能提供高保真的數(shù)字音頻。汽車音頻總線(A2B)針對(duì)音頻應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，相比模擬音頻總線能夠提供出色的音頻質(zhì)量，而且其系統(tǒng)總成本遠(yuǎn)低于現(xiàn)有的數(shù)字總線標(biāo)準(zhǔn)。簡(jiǎn)單來說，A2B是一種高帶寬(50 Mbps)數(shù)字總線，它能夠在非常長(zhǎng)的距離上（節(jié)點(diǎn)間的距離最長(zhǎng)達(dá)15 m，整個(gè)菊花鏈長(zhǎng)度超過40 m），使用一條非屏蔽雙絞線將I2S音頻、I2C控制數(shù)據(jù)、時(shí)鐘、和供電一起傳輸。
 
汽車音頻總線基本特性:AD2427W和AD2426W一起，組成了最新的增強(qiáng)型A2B收發(fā)器系列，且引腳兼容。這種最新型的產(chǎn)品支持采用單主機(jī)的菊花鏈，以及最多10個(gè)從機(jī)節(jié)點(diǎn)，與第一代A2B產(chǎn)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(zhǎng)可達(dá)40 m，單個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的最長(zhǎng)距離可達(dá)15 m。用串行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)代替環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是A2B技術(shù)中一個(gè)重要的元素，對(duì)整體系統(tǒng)完整性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。如果A2B菊花鏈的一個(gè)節(jié)點(diǎn)受到影響，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)不會(huì)崩潰。只有故障節(jié)點(diǎn)下游的節(jié)點(diǎn)會(huì)受影響。而A2B技術(shù)特有的內(nèi)嵌診斷功能能夠判斷故障的來源和起因，發(fā)出中斷信號(hào)，并啟動(dòng)保護(hù)措施。
圖1.A2B汽車音頻總線功能框圖。
 
與現(xiàn)有的數(shù)字總線架構(gòu)相比，A2B主從線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)本身更為高效。啟動(dòng)簡(jiǎn)單的總線初始化流程之后，無需更多處理器干預(yù)，總線即可常規(guī)運(yùn)行。A2B的獨(dú)特架構(gòu)帶來的一個(gè)附加優(yōu)點(diǎn)是，系統(tǒng)延遲是確定的（2個(gè)時(shí)鐘周期的延遲），并且延遲與音頻節(jié)點(diǎn)在A2B總線上的位置無關(guān)。此特性對(duì)ANC/RNC和ICC等語音和音頻應(yīng)用極其重要，在這些應(yīng)用中，必須以時(shí)序一致的方式處理多個(gè)遠(yuǎn)程傳感器的音頻樣本。
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