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创新型数字总线架构降低音频系统成本

2018-09-30 20:11:16·  来源:电机控制设计  
 
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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(电子控制单元),
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(电子控制单元),以实现智能无线电连接、路噪主动降噪(RNC)、个人音区分区(PAZ)、车内通信(ICC)和自动驾驶等新特性和功能,这会导致电子系统的数量不断增加,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所需的电缆的重量和成本也随之增加。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系统和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,这两者都存在局限性、低效率、及不必要的费用等。使用模拟传输线的汽车音频系统需要专用且昂贵的屏蔽电缆,来传输多通道音频信号。在如今支持多通道(5.1或7.1)Dolby或DTS解码的高级 音响系统中,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)不仅会增加系统总成本,而且还可能使某些音频性能下降。
 
当代信息娱乐系统中已经广泛采用MOST®或以太网EAVB等数字总线标准,这是因为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,从而增加系统成本。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%,而且还能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,而且其系统总成本远低于现有的数字总线标准。简单来说,A2B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,整个菊花链长度超过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: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。这种最新型的产品支持采用单主机的菊花链,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)。借助这种菊花链能力,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。用串行拓扑结构代替环形拓扑结构是A2B技术中一个重要的元素,对整体系统完整性和稳定性至关重要。如果A2B菊花链的一个节点受到影响,整个网络不会崩溃。只有故障节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故障的来源和起因,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,系统延迟是确定的(2个时钟周期的延迟),并且延迟与音频节点在A2B总线上的位置无关。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。