A2B和E2B技术如何在汽车中的物理世界与数字世界之间架起桥梁

个性化、自动化、连接和电气化等汽车大趋势推动着新特性和应用的快速采用，从而极大地增强我们的驾驶体验。ADI公司结合了深厚的市场专业知识，并与行业领导者就领先的连接技术进行协作，以提供汽车连接解决方案——A2B(汽车音频总线)、E2B(以太网到边缘)等。

ADI特推出《ADI汽车连接解决方案》在线培训课程，课程将聚焦于ADI公司的汽车连接解决方案。概述它们如何在汽车中的物理世界与数字世界之间架起桥梁。

A2B技术

A2B起源于大约10年前，通过与汽车OEM(原始设备制造商)的讨论，ADI了解到与许多新兴布线密集型应用相关的成本、重量和复杂性是OEM客户的痛点。这些痛点很有可能会阻挡汽车差异化应用的广泛部署，例如汽车通信中的路噪降噪和其他高价值应用。

意识到这些痛点后，ADI公司着手开发一种低延迟数字总线，坦率地说，相比于当时可用的传统数字总线标准，也就是MOST或以太网技术，它应该非常简单且易于使用。同时，我们的目标是与其他传统模拟布线拓扑相比，降低总体布线成本。

发端于这些早期讨论的A2B技术基本上是一种高带宽、单主节点、多子节点的联网技术。它能够通过非常具有性价比的低成本UTP电缆传输音频、受控数据以及电源。所有的A2B器件都提供50 Mbps的带宽。最新器件在单条A2B总线上支持多达17个节点。这提供了一种可扩展性，使得A2B能够真正解决入门级到高档汽车系统的问题。

同步性和行业领先的低延迟确实是A2B价值主张的基本要素，这与现有的数字总线标准非常不同。它对于新兴应用非常重要，例如主动降噪、路噪降噪以及其他语音和声学应用。设计的简单性也是A2B技术的标志，更少的系统成本也是A2B技术的关键要素和目标。这要归因于A2B连接的子节点实际上不需要任何智能，从而进一步降低了总系统成本。

总线供电能力是A2B价值主张的另一个关键要素。在A2B产品开发的早期，我们更专注于为传感器节点(如麦克风和加速度计)提供较低功率，大约2.5 W的总线电源。最新一代A2B收发器，即AD243X系列，将其大幅增加到50 W。此功能为大量新的使用场景和应用创造了可能性，其中可以100%不再需要本地电源和接地连接。通过这个潜在的价值主张，可以看到它显然在非常广泛的汽车制造领域产生了很好的共鸣。大家可以在过去几年发布的公告中看到这一点。现在ADI已将超过4000万的A2B器件交付到生产车辆中。35家原始设备制造商在非常广泛的ECU(电子控制单元)和传感器连接应用中采用了A2B。因此，现在可以说，几乎每家主要的一级信息娱乐系统供应商都在交付A2B系统，或者在积极设计A2B。

可以看到，ADI 实际上一直针对两类不同的应用。第一个是ECU连接，其真正目标是提供一种简单易用的方案来替代现有的数字总线标准。第二个广泛应用的领域是传感器连接，其目标是为加速度计和麦克风等数字传感器提供低成本且无缝的接口。对于这两类应用，ADI的策略非常不同，ECU连接通常需要A2B技术的完整性能和完整特性组合。而传感器连接市场一般只需要这些特性的一个子集，并且在很大程度取决于总系统成本。

AD242X系列是ADI公司的第三代引脚兼容独立收发器，实际上已经生产了好几年。其出货量已有数百万，现场故障率接近于零，居于行业领跑地位。图中显示的AD2428实际上是一款功能齐全的器件，但我们还提供了一些专门针对麦克风连接应用的简化功能、低成本衍生产品。

第四代AD243X系列现已发布，它包含了多种数字增强功能以改善整体功能和设计体验。主要区别在于，AD243X系列能够在单个A2B网络上驱动高达50 W的总线功率。这使得AD243X系列对于远程调谐器和个人音频分区，或其他本地电源可能不易获得的分布式音频系统等新兴应用非常有吸引力。值得注意的是，50 W的总线功率能力完全达到了行业先锋水平，任何其他竞争技术都无法提供。高速SPI接口是AD243X系列的一项新特性，适用于OTA软件下载或数字无线电应用的直接控制SPI连接调谐器。

AD243X系列由四个器件组成。与第三代器件类似，超集器件AD2435，它完全支持50 W的总线功率。AD2433是AD2428的功能升级版，应该考虑用它来升级现有的基于AD2428设计的数字特性。类似于第三代A2B总线产品战略，ADI提供了两个特性精简和成本降低的AD243X系列版本，专门针对麦克风连接和阵列应用。

因此，除了前面提到的趋势之外，还有几个高增长的应用领域，它们影响了AD243X产品的开发过程。第一个是远程调谐器或智能天线的概念。它是指车辆的无线电功能实际上与传统的音响主机分离，其物理位置非常靠近天线。可以看到，这一架构决策在相当广泛的OEM客户中越来越受欢迎。从OEM角度看，真正的动机是与传统的音响主机设计相比，总开发成本得以降低，上市时间加快。传统设计可能非常复杂。因此，不是每次都为每个数字无线电标准或每个地理区域重新设计一种全新的音响主机，而是实现更简单的远程调谐器设计。

当然，A2B的基本价值主张，以前在天线和音响主机之间需要的所有那些昂贵的同轴电缆，现在都可以轻松地被更具成本效益的利用A2B连接拓扑的非屏蔽双绞线替换。此外个人音频分区变得越来越普遍。这在电池续航时间至关重要的电动汽车领域尤为明显。将扬声器放置在更靠近听者耳朵的位置，可以显著降低总输出功率，最终降低总功率需求。当然，在电动汽车领域，这对于延长电池续航时间和最终的车辆行驶里程非常重要。另一方面，从消费者角度看，他们对个人分区域音频很感兴趣，因为这为每位乘客提供了从各种音频输入源中进行选择的灵活性。

现在重点介绍一下AD243X系列在这些应用领域的一些特性和优势。50 W的总线电源非常适合这些新兴应用，完全能够支持四组头枕扬声器。另外，调谐器中也有总线电源分集。如前所述，单条AD243X总线可支持的节点数量已将其增加到17，这提供了可扩展性，可解决优质细分市场的需求，可以看到这些市场在迅速采用A2B技术。

AD243X系列可与行业前沿的AM/FM和无线电调谐器无缝连接。这对于传输CD专辑音频或元数据非常重要。最后，AD243X器件有一个非常新的特性，称为自引导(Self-boot)。这一功能允许A2B网络被发现，而无需任何处理器干预。因此，初始音频可以大幅减少，因为不必等待系统处理器启动。从AD243X的角度来看，这不仅仅是关于芯片。ADI公司提供了一套非常强大的硬件和软件开发工具，可在开发的评估、设计、系统调试各阶段提供全程帮助。在过去的几十年里，Sigma Studio是ADI DSP系统开发的基石，数以千计的基于Sharc的设计充分利用了这个强大的工具套件。

Sigma Studio Plus环境是这个久经考验的开发环境的自然演变，现在完全支持所有四代A2B收发器。A2B总线分析器是工具组合中的全新产品，旨在协助系统级调试和开发。您可以通过两种不同方式使用A2B总线分析器。它可用于主动模拟标准或高功率主节点或子节点。当您可能没有构成完整系统的所有ECU时，这会非常有用。分析器还可用作被动损耗监视器，允许实时捕获数据以用于未来分析。在此模式下，A2B总线分析器实际上可以在没有PC的情况下使用。

因此，它实际上非常简单且易于使用，并且可以在车内使用。最后，重要的是，所有AD243X系列成员都有非常完整和广泛的评估板及EMC板，这些板支持标准高功率模式以及本地和总线电源工作模式。通过这些电路板，客户可以非常轻松地快速评估第四代243X器件的特性和功能。

E2B技术

E2B，即以太网到边缘+。该技术基于10base T1S以太网标准。正如之前已经讨论过的，个性化、自动驾驶、连接和电气化等新兴趋势正在创造一个特别的机会，因此需要重新思考整个车辆网络架构。一个常见结果是转向基于分区的架构，连接由物理位置而不是功能决定。这种革命性的变化迫使OEM内部发生重大变化，甚至需要新的组织结构来支持向这种新架构的转变，汽车以太网在其中起着关键作用，需要新的汽车以太网技术来支持和优化设计架构的实现。

这些新技术就是ADI基于新的IEEE 10base T1S标准的E2B以太网到边缘总线。它为许多传感器和执行器提供高效、确定性的最后一公里连接。

IEEE发起了兴趣征集，概述了新标准的一些关键要求。这些要求包括：需要提供比现有其他技术更快的通信速度;取代FlexRay等传统车载网络技术;提供100base T1的替代解决方案，因为对于特定应用，100base T1无法满足成本或能效要求;最后是支持简单传感器和执行器等应用的连接。

由ADI公司发起的兴趣征集活动导致了IEEE 802.3 TG规范的制定和公布。除此之外，其他标准化活动也在进行中，特别是开放式生产线，其规范正在最终确定阶段，目标是帮助系统实现和推出用于汽车应用的10base T1S。其他相关活动是IEEE 802.3 DA和IEEE 802.1 DG标准的制定。因此，可以看到，为了顺利推出10base T1S，业界正在开展大量工作。几个分区ECU分布在汽车中。传感器和执行器节点将连接到最近的分区ECU，后者通过一条高速链路连回超级计算机平台。

这里展示了E2B 10base T1S的主要使用场景之一，那就是从分区ECU到边缘节点的连接。10base T1S名称本身提供了很多信息。10base T1S表示每秒10 Mb。T1S表示它在单双绞线电缆上运行，而S代表短距离。还有一个长距离版本的规范，它支持比汽车所需长得多的电缆。我们来看看一些关键数字。规范支持三种模式。点对点半双工是强制模式。还有两种可选模式。点对点半双工，目前越来越受关注的一种模式是多分支半双工模式。这种模式与现有以太网标准有很大不同，支持总线间隔拓扑。

在总线拓扑的支持下，关键方面之一是总线轴方法。支持CSMA CD，但除此之外，还可以使用可选的PLCA物理层防冲突方案。顾名思义，防冲突方案可以防止共享网络上的冲突。它基于对CSMA CD的增强方案，提供有限的延迟和有效的带宽利用。图中展示了PLCA的实现。PLCA节点被分配一个唯一的ID号。传输机会以循环方式顺序生成，每个节点[听不清]。只有当传输机会号码与自己的节点ID匹配时，节点才能开始传输。如果一个节点没有数据要传输，如此处所示的节点2，它会放弃机会，传输机会转移到下一个节点。使用此方案可确保网络上的延迟不超过最大延迟，并且带宽得多高效利用。

10base T1S用来为传感器和执行器提供连接，因此它的使用场景多种多样。这里展示了一些潜在使用场景，当然还有更多案例。使用场景包括电机控制，例如车窗、雨刷、车门、无钥匙进入、照明应用、外部前灯和后灯以及内部照明。雷达，外部购买的角雷达，内部乘员监控、超声波连接和子ECU，提供车窗升降、挤压传感器、镜子、照明等一系列功能的车门ECU。从这个列表可以看出，其应用确实广泛多样。ADI公司积极参与制定关键规范，以支持在汽车应用中推出10base T1S。此外，ADI正与众多生态系统合作伙伴和客户密切合作，确保提供可互操作的强大系统解决方案。

过去十年中，ADI公司一直与杰出的汽车OEM、一级供应商和生态系统合作伙伴密切合作，提供连接解决方案以支持单元工作架构和应用，同时显著减少线缆及其复杂性、重量和成本。为了确保实现更高水平的汽车可靠性，我们付出了巨大努力。因此，购车者直接受益于ADI的系统级创新，获得更环保、更安全、更个性化和沉浸式的汽车体验。展望未来，我们将继续创新并与行业杰出企业合作，共同塑造互联和个性化汽车的未来。

原文标题：A2B、E2B……这些汽车里的连接技术，一堂课程统统讲清楚!

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审核编辑：汤梓红