高度确定的实时音频处理性能

随着电子产品和智能传感器的出现，汽车行业发生了深刻的变化，带来了制造比前几代更安全、更智能、耗油更少的汽车的可能性。音频系统正在成为汽车的关键设计元素，提供全新的多媒体体验。

最新一代汽车中的音频系统不仅要产生高质量的声音，还要提供与汽车多媒体集成的先进功能，从而将功耗降至最低。微控制器、存储器、DSP（数字信号处理）等新设备在该领域得到越来越多的应用。

新的解决方案必须快速轻松地适应新趋势，从而加快上市时间并降低总体成本。消费者将看到需要高度定制的新体验水平的好处。

汽车音频总线技术

应对当今汽车设计的挑战使我们能够消除复杂性和重量，提供先进且功能丰富的信息娱乐体验。音频在信息娱乐、噪音控制、声音设计和通信中发挥着重要作用。

ADI 公司正通过 Automotive Audio Bus® （A 2 B） 数字音频总线技术帮助解决这一挑战，该技术为汽车提供高保真音频，显着减轻现有布线的重量，从而降低油耗。该总线以菊花链顺序连接多个用于不同应用的远程传感器。A 2 B 技术还可以为其他设备供电，无需本地电源，进一步降低系统总成本。

它还保证了连接器尺寸的减小，用普通双绞线电缆（也称为 UTP，非屏蔽双绞线）取代了基于大量电缆的当前布线。该总线包括一个主节点和最多 10 个从节点、一个非常简化的发现过程和一个仅两个时钟周期的确定性延迟，与节点在网络中的位置无关。

SHARC：实时音频处理

基于实时信号处理的应用需要高计算能力和低延迟，因此需要使用数字信号处理。新一代微电子资源已经看到了具有集成微处理器的多核架构的新型 DSP。这样，DSP 可以独占控制数据处理，委托微处理器控制总线和连接。通过使用 FFT（快速傅里叶变换）和 FIR（有限脉冲响应）和 IIR（无限脉冲响应）数字滤波器等硬件加速器，计算能力得到进一步放大。

硬件结构必须充分维护数据流进出处理器，通过数据保护系统的适配保证快速轻松地访问内存。

该系统包括高效的安全性，以避免非法重新编程并确保数据保护。具有用于检测和纠正错误的诊断和机制的处理器有助于构建稳健可靠的系统。因此，不仅是必要的计算能力，而且是在最极端的条件下集成到嵌入式系统中的条件。Analog Devices 的 SHARC（超级哈佛架构）DSP 特别适用于低延迟实时音频处理，具有汽车应用所需的稳健性和可靠性。

Analog Devices 的最新系列音频处理器显着提高了音质，为汽车和消费类/专业音频应用提供了更好的音频体验。ADSP- 2156x音频处理器（ADSP-21562/21563/21565/21566/21567/21569） 专为需要确定性实时音频处理和低延迟的应用而设计，包括沉浸式 3D 声音和个人音频区域、主动消除汽车噪音和道路噪音 （ANC /RNC）。采用 SHARC + 架构的单核 32 位/40 位/64 位浮点处理器，速度高达 1 GHz，并结合了灵活的音频连接和不同的芯片内存选项。新增功能包括缓存改进和分支预测，同时保持与以前 SHARC 产品的指令集兼容性（图 1 和 2）。

图 1：处理器框图

图 2：ADSP-2156x 框图

这些器件提供汽车级和消费级的 400 球体（17 毫米 x 17 毫米，间距 0.8 毫米）和 120 导体 LQFP 封装（14 毫米 x 14 毫米）的 CSP_BGA 选项。它们提供了灵活性，并允许在工作温度范围内进行高效的紧凑型设计。ADSP-2156x 系列具有高达 1.6 MB 的大型片上 SRAM，可提高音频处理性能并消除对外部存储器的需求，从而通过单芯片 LQFP 封装变体优化系统成本。片上硬件 FIR 和 IIR 滤波器加速器提供了显着的额外处理能力，同时降低了整体系统成本。具有创新数字音频接口和内部总线的高效 DMA 消除了处理瓶颈。

“我们的 SHARC 音频处理器配备了强大的安全功能，可防止未经授权访问我们客户的 IP。这使我们的客户能够通过他们的解决方案进行创新和差异化。随着汽车变得越来越智能和互联程度越来越高，安全性已成为构建我们下一代产品的最前沿”，正如音频处理和连接产品线总监 Andrew Lanfear 所说。

“借助新的 ADSP-2156x SHARC 音频处理器系列，我们将继续为我们的客户提供性能可扩展性，以便为汽车、消费类和专业音频中的高确定性和低延迟实时音频处理应用构建系统成本优化的解决方案。一些汽车应用包括主动和道路噪声消除 （ANC/RNC）、车内语音 UI、车内通信、个人音频区域、发动机声音合成、电动汽车警告声音系统。正如汽车音频处理产品线经理 Jignesh Sonchhatra 所说，最终目标是为车辆乘员提供身临其境的 3D 音频和安静的车内体验，并提高驾驶员和行人的安全性。

ADI 公司设计了一款 ADZS-21569-EZKIT 开发板，其中包含评估 ADSP-2156x 系列所需的所有硬件。该评估板旨在与 CrossCore® Embedded Studio （CCES） 开发工具一起使用，帮助开发和调试高级应用代码（图 3 和图 4）。它配备了 12 个 RCA 连接器、ADAU1979 四通道 ADC、ADAU1962A 12 通道。24 位 DAC、ADAU1977 四路麦克风 ADC，具有诊断功能和 AD2428 汽车音频总线 （A2B） 收发器。

审核编辑：郭婷