创新的数字总线架构降低音频系统成本

汽车制造商努力使未来几代汽车比其前辈更安全、更智能、更省油。为了实现这一目标，随着越来越多的电子控制单元（ECU）被部署在车辆中，电子系统的数量和复杂性不断增加，从而实现新的特性和功能，如智能无线电连接、道路噪声消除（RNC）、个人音频区域（PAZ）、车载通信（ICC）和自动驾驶。随着ECU数量的增加，在各种ECU之间提供连接的所需电缆线束的重量和成本也在增加。这种增加的重量反过来又降低了车辆的燃油效率，这让汽车制造商非常懊恼。

汽车制造商必须在提供先进、功能丰富的信息娱乐系统的愿望与遵守政府规定的燃油效率标准的需求之间取得平衡。减轻现有电缆线束的重量可以显著提高燃油效率。

现状

传统上，汽车音频ECU通过单独的模拟电缆或现有的数字总线架构进行连接，这两者都存在局限性、低效率和不必要的费用。使用模拟布线的汽车音响系统需要为每个音频信号或通道使用专用的、昂贵的屏蔽电缆。在当今的高端音频系统中，通过支持多声道（5.1 或 7.1）杜比或 DTS 解码，所需的电缆数量迅速增加。此外，所需的模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）会增加系统总成本，同时引入音频性能下降的潜在领域。

MOST或以太网AVB等数字总线标准已广泛应用于当前一代信息娱乐系统，因为它们大大简化了与模拟实现相关的布线复杂性。然而，MOST和以太网AVB增加的性能和灵活性带来了昂贵的微控制器管理其相关软件协议栈的额外成本。此外，这些数字总线架构本质上是不确定的，具有节点之间的可变系统延迟。现有数字总线架构中的这一基本缺陷对于延迟敏感的语音和基于语音的应用（如 ANC/RNC 和 ICC）是不可接受的。

介绍汽车音频总线

汽车音频总线（或®2B）是ADI公司的一项创新应用调谐技术，经证明可将线束重量减轻多达75%，同时提供高保真数字音频。一个®2B针对音频应用进行了优化，可提供相对于模拟连接的卓越音频质量，与现有数字总线标准相比，总系统成本要低得多。在最简单的形式中，A2B 是高带宽 （50 Mbps） 数字总线，能够传输 I2S 音频和我2C 使用单根 2 线非屏蔽双绞线电缆在很长的距离内控制数据以及时钟和电源 - 节点之间长达 15 m，整个菊花链之间长达 40 m。

汽车音频总线基础知识

从实现的角度来看，A2B 是单主、多从线拓扑。AD2428W与两款功能精简、成本更低的衍生产品AD2427W和AD2426W一起构成了最新的引脚兼容增强型A系列。2B 收发器。这些最新推出的产品支持单个主节点的菊花链，加上多达 10 个从节点，与第一代 A 相比增加了 20%2B 产品，如图 1 所示。这种菊花链功能允许最大 A2B 距离可达 40 m，各个节点之间支持长达 15 m。使用线拓扑而不是环形拓扑是 A 的重要元素2B 技术与整体系统完整性和稳健性有关。如果 A 的一个连接2B菊花链被破坏，整个网络不会崩溃。只有故障连接下游的节点会受到故障的影响，而 A 固有的嵌入式诊断2B技术能够隔离故障源，发出中断信号以启动纠正措施。

图1.一个2B 汽车音频收发器功能框图。

该 A2与现有的数字总线架构相比，B 主从线路拓扑本质上是高效的。在简单的总线发现过程之后，无需额外的处理器干预即可管理正常的总线操作。作为唯一 A 的额外好处2B 架构，系统延迟是完全确定的（2 周期延迟），与音频节点在 A 上的位置无关2B巴士。此功能对于语音和音频应用（如 ANC/RNC 和 ICC）极其重要，在这些应用中，来自多个远程传感器的音频样本必须以时间对齐的方式进行处理。

AD2428W、AD2427W和AD2426W A2B 收发器通过单根 2 线 UTP 电缆提供音频、控制、时钟和电源。由于各种原因，这降低了整体系统成本：

与传统实现相比，物理导线的数量减少了。

与更昂贵的屏蔽电缆相比，实际电线本身可以是成本更低、重量更轻的 UTP。

最重要的是，对于特定用例，A2B 技术提供幻象电源功能，可为 A 上的音频节点提供高达 300 mA 的电流2B 菊花链。这种幻象电源功能消除了音频ECU对本地电源的需求，从而进一步降低了系统总成本。

A 提供的总 50 Mbps 总线带宽2B 技术支持多达 32 个上行和多达 32 个下行音频通道，使用标准音频采样率（44.1 kHz 和 48 kHz）和通道宽度（12 位、16 位、24 位）。这为各种音频 I/O 设备提供了极大的灵活性和连接性。在音频ECU之间保持完全数字的音频信号链可确保保留最高质量的音频，而不会通过ADC/DAC转换引入音频降级的可能性。

如前所述，系统级诊断是 A 的重要组成部分2B技术。全部 A2B 节点能够识别各种故障情况，包括开路、导线短路、导线反接或导线与电源或接地短路。从系统完整性的角度来看，此功能非常重要，因为在开路、导线短路或导线反转故障的情况下，A2B 节点在故障上游仍完全正常运行。诊断功能还可以有效隔离系统级故障，从经销商/安装商的角度来看，这一点至关重要。

设计一个 A2使用SigmaStudio大大简化了B支持系统的过程™图形设计环境—与支持ADI公司SigmaDSP和SHARC处理器系列的开发工具相同。SigmaStudio 提供初始化 A 的功能®®2B 通过用户友好、行业领先的工具链将所有寄存器联网和配置。一个2B总线带宽计算器和误码率测试（BERT）也包含在SigmaStudio环境中。广泛的全功能评估系统可用于快速制作实际 A 的原型2B网络，便于早期系统概念验证、测试、验证和调试。

目标市场和应用

各种各样的市场，无论是成熟的还是新兴的，都将受益于A提供的效率。2B技术。目标应用包括：

音频ECU（音响主机和高级音频放大器）连接

用于免提/语音识别/车载通信的麦克风阵列

主动降噪、道路降噪

个人音频区域/有源扬声器

电子呼叫和远程信息处理系统

自动驾驶系统

自动泊车系统

生命体征监测

智能无线电连接

音频ECU连接是一个有吸引力的成熟应用领域，其中2B 已经部署在量产车辆中。在一个简单的示例中。当音响主机连接到高级干线放大器时，A2B 消除了对多声道音频以及 NAV、手机和铃声的单独电线的需求。一个2B 用低成本的单根 2 线 UTP 电缆取代所有这些电线，该电缆已经过测试并确认通过了最严格的汽车 EMC 和 EMI 兼容性要求。

高效且经济高效的麦克风连接是推动各种用例和应用的设计优先事项。蓝牙连接和免提/语音识别系统是标准设备，eCall系统在某些地区已经是强制性的。从OEM的角度来看，趋势是转向单独配置或作为模块配置的多麦克风（两到四个）系统。在任何一种情况下，使用®2与模拟连接相比，B 技术的整体系统成本显著降低，尤其是在多麦克风阵列中。每个 A2B 收发器最多可支持 4 个 PDM 输入麦克风，无需在 4 麦克风阵列中使用 4 根麦克风线中的 3 根。

道路噪音消除是更广泛的ANC应用领域的衍生产品，现在许多汽车制造商正在研究。在宽带ANC中，可以消除与参考输入谐波相关的音调，以及一些非谐波相关或随机音调。这些参考输入通常通过物理分布在车辆周围的加速度计提供，最常见的是在四个轮舱中。宽带ANC系统的其他输入将来自错误麦克风，分布在车辆内部，每个乘客安静区需要一个。传统实现方案使用从每个加速度计/麦克风到宽带ANC处理单元的专用模拟连接。显然，这种方法在布线成本/复杂性以及处理单元上的连接器面积方面都可能令人望而却步。所有这些问题都使用 A 解决2B 实现。

A2B也可以被认为是需要经济高效的传感器连接的新兴应用的使能技术。自动驾驶、生命体征监测和自动泊车系统等应用，在2020年及以后投产，都可以从A提供的特性、功能、简单性和上市时间优势中受益。2B技术。

总结

A2B 是一种数字总线架构，可为布线密集型音频和控制应用提供优化的功能集、性能水平和系统成本。

审核编辑：郭婷