成就汽车音频总线事实标准,ADI的A2B技术都做了些什么?
2019-8-19 来源:汽车电子应用
随着2016年福特公司在其四个量产汽车上使用了A2B系列的首款产品,并将A2B作为其首要信息娱乐网络技术以来,这种独特的汽车音频总线开始走入全球汽车电子市场。

随着2016年福特公司在其四个量产汽车上使用了A2B系列的首款产品,并将A2B作为其首要信息娱乐网络技术以来,这种独特的汽车音频总线开始走入全球汽车电子市场。ADI的专家在多个场合宣称,该公司旗下的汽车音频总线A2B已经获得全球超过90%的厂家用于新车架构的开发。今年年初,ADI还公开发布新的成功案例——中国领先汽车品牌比亚迪公司在其新车中采用了A2B总线技术。

一个对于大部分普通工程师可能还很陌生的技术概念,却几乎已经是行业的事实标准,ADI的A2B这些年到底都做了些什么?

汽车技术变革下传统总线的尴尬

汽车制造商致力于使其下一代的汽车比前代汽车更安全、更智能且更节油。为此,需要在汽车中安装更多的ECU (电子控制单元),这会导致电子系统的数量不断增加、复杂度也越来越高,以便实现主动噪声消除、互联网连接和车内通信等新功能。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。

传统的汽车音频ECU一般通过单根模拟电缆或现有的数字总线架构连接,这两者都存在局限性,效率低、会产生不必要的费用。使用模拟接线的汽车音频系统需要专用且昂贵的屏蔽电缆,以用于各种音频信号或通道。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,必要的模数转换器(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AVB等数字总线标准,这是因为这些标准能够大幅简化与模拟实施方案相关的接线复杂性。然而,MOST和以太网AVB虽然能够提高性能和灵活性,但会增加管理其相关软件协议堆栈的高价格微控制器,从而增加成本。此外,这些数字总线架构本身对节点之间延迟存在着不确定性。对于车厢内主动噪声消除等易受延迟影响的应用,这一点是不能被接受的。

双绞线带来的汽车音频总线变革

在汽车音频相关技术领域耕耘数十年的ADI准确捕捉到市场的困惑,并及时推出了变革性技术——汽车音频总线 (A2B®),一项为新时代汽车音频而生的创新的技术。事实证明,该技术最多能够将电缆的重量减轻75%,而且还能提供高保真数字音频。汽车音频总线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。最简单的A2B是一种高带宽(50 Mbps)数字总线,它能够通过在非常长的距离(节点间的距离最长达10 m)上,使用一条无屏蔽双绞线将I2S音频和I2C控制数据与时钟和功率一起传输。

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。通过简单地初始化总线后,无需更多处理器干预即可管理常规总线运行。然而,A2B技术确实可响应中断信号,因为音频节点可能会在需要维修和保养时发出信号。A2B的独特架构带来的一个额外优点是,系统2个周期的延迟是完全可确定的,并且与音频节点在A2B总线上的位置无关。此特性对主动噪声消除等新兴应用极其重要,在有源噪声消除应用中,必须以时序一致的方式处理多个远程传感器产生的音频样本。

三代产品,实力打造A2B总线硬核技术

从2014年10月ADI推出首款产品AD2410,到今天,A2B产品已经成功实现性能“连升三级”。

AD2410是采用A2B器件系列的首款产品,它在一条非屏蔽双绞线上支持最多8个从节点的菊花链,从而不需要有些竞争对手技术中要求的冗余线缆。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10 m。用直线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非常重要。如果A2B菊花链的一个连接受到影响,整个网络不会崩溃。只有故障连接下游的节点会受到故障影响,而A2B技术特有的内嵌诊断功能则能够隔离故障的来源和起因。AD2410 A2B收发器可在一条非屏蔽双绞线上传输音频、控制、时钟和功率信号。

三年后,ADI推出三款增强型汽车音频总线(A²B)收发器AD242x(AD2421、 AD2422和AD2425),该系列A2B收发器提供灵活的从机-从机通信能力,同时支持更低的数据采样率。这两种特性可大幅提高总体总线带宽利用率,是车载通信和有源噪声消除等新兴应用的关键区分优势。AD242x器件包括新特性,可提高系统级性能并简化使用。所有新AD242x器件包括改进的脉冲密度调制(PDM)模块,该模块对下一代麦克风连接应用至关重要。AD242x器件还内置增强型GPIO、I2C和时钟能力,进一步提高系统级灵活性。随着A2B技术构建超优质系统的能力进一步提升,AD242x器件现在可支持最高11个总节点的菊链配置,同时最大节点间距离增加至15m。

一年后,ADI再次推出三款增强型汽车音频总线收发器,宣称提供前所未有的系统性能定制能力,可满足最严格的电磁兼容性要求。新的AD242x系列(AD2426W、AD2427W和AD2428W)提供可配置的发射功率水平,开发人员可以让系统性能适应特定OEM EMC要求——这是所有功能丰富的汽车信息娱乐系统的关键设计标准。这些收发器还能用于麦克风连接等扩展用途,通过单条非屏蔽双绞线分配音频、控制数据、时钟和电源,从而显著降低布线复杂性。这些特性极大地降低了系统成本,非常适合新兴多麦克风应用,如道路噪声消除、车内通信和自动驾驶等。

本文总结:汽车智能化A2B总线应用正当时

随着人工智能的发展,语音交互技术正在各个领域扎根,今天语音识别控制功能已经成为很多新车型的一大卖点。除了传统的娱乐应用,音频在语音识别、外置麦克风的环境声探测等ADAS功能中也发挥关键作用,犹如汽车的耳朵,犬吠声、喇叭声、警报声......A2B总线技术在当前汽车智能化应用中正发挥着越来越重要的作用。

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