在汽車電子技術迅速發展的今天，音頻系統已經成為每輛車不可缺少的部分。消費者對音頻系統的要求是：具備更好的電臺接收效果；支持更多種類的外加音源，比如DVD、SD卡、藍牙、數字廣播等；提供更加豐富的音效處理，比如SRS，Dolby 5.1等通常家庭音響才提供的效果。同時，配件廠商和設計公司希望能夠縮短開發周期，以應對音頻產品加速更新換代的挑戰。
應對之道
圖1是一個車載音頻系統的一般架構圖。在整個系統架構中，收音信號和音頻信號的處理是由核心模塊(IF/MPX Processor和Audio Processor)完成的，它的選型將決定系統最終的音效和可提供的功能。目前市場上常用的是模擬音頻處理器(ASP)和基于DSP核的音頻處理器(以下簡稱為DSP)。恩智浦半導體(NXP Semiconductors)推出的DSP芯片集收音(Radio)和音頻(Audio)處理功能于一體，并內置ADC、DAC和音頻選擇電路，具有比ASP更好的性能和更高的可靠性。
下面從硬件設計和軟件設計介紹對于市場挑戰的應對之道。
硬件設計
根據市場需求，DSP解決方案要在硬件設計上進行四個方面的持續努力。
(1)提供更強的處理能力
隨著最終消費者要求的提高，車載音頻系統中所需的信號處理能力正在急劇上升。恩智浦推出的一系列DSP芯片具備越來越強的處理能力。首先芯片內置的可編程DSP核EPICS7A/B采用雙哈佛體系針對音頻應用而優化了設計。此外，在提高單一DSP核運算速度的同時，在一顆芯片內部引入了多核架構，以進一步增強芯片的處理能力。
在音頻處理中常碰到下面的運算：
y = mx + b
這其中m和b稱之為系數，x和y稱之為數值。由于通常系數和數值對精度的要求不同，所以在設計上EPICS7A/B選擇了雙哈佛架構，數據存儲器分為兩部分，24位位寬的XRAM主要用于存儲數值，12位位寬的YRAM主要用于存儲系數，指令存儲器PRAM為32位位寬。
SAF7730配備了5個DSP核，對音頻的處理可以支持6通道模式，用于同時處理DVD播放端輸出的3路I2S信號，這樣可以使駕駛者欣賞到Dolby 5.1聲道的美妙享受。
(2)DSP和前端調諧器更好的配合
對于收音處理，前端調諧器將接收到的電臺信號輸出到后端DSP，在DSP中進一步完成解調、解碼和去除噪聲等處理。根據調諧器輸出的信號類型不同(MPX/IF/Low IF)，恩智浦先后推出了DSP和調諧器產品的不同組合，可以供用戶選用。
通過DSP和相應前端調諧器的配合，整個方案可以很好地實現干擾去除。在汽車這樣一個移動環境中，臨近頻道干擾和多路徑干擾一直是影響收音信號接收質量的難題。恩智浦通過“精確臨道抑制”(PACS)技術來消除前者，通過雙天線/雙調諧器應用架構和DSP內嵌的Antenna/Phase Diversity軟件算法來抑制后者，取得了良好效果。
此外，通過DSP和相應前端調諧器的配合，整個方案在完成RDS處理方面可以實現極高的效率。比如備選頻率切換(AF switch)是RDS的一個重要應用，如果采用恩智浦的DSP/調諧器整體方案，由于調諧器芯片留有專用管腳和DSP通訊，切換過程可以不借助MCU，因而整個過程可以控制在毫秒級，對于使用者而言完全感覺不到電臺頻率的平滑切換。
(3)更高的集成度和更低的系統成本
恩智浦最近推出的SAF7780集成了4個DSP核和1個ARM7處理器，可以在單一芯片內部完成收音、音頻處理、MP3/WMA解碼和主機控制的功能，未來還將支持USB和藍牙連接，客戶應用它可以實現音頻系統所需要的大部分處理工作。
同時恩智浦不斷改進技術以降低現有芯片的成本，比如從SAF7730到SAF7741，從SAF3550到SAF3555，都是在維持功能性能基本不變的情況下實現成本降低，最大限度地幫助客戶推出有價格競爭力的產品。
(4) 支持新應用的可擴展性
由于市場的多變，車載音頻系統必須要對未來的應用給予足夠的擴展支持。恩智浦的DSP芯片提供了豐富的模擬和數字接口，提供了不同數量的音頻A/D、D/A、I2S輸入、SPDIF、Host I2S輸入/輸出，以方便新的音源接入系統。
另外當DSP芯片本身處理能力不足，或者客戶有特殊的需求(比如特殊的均衡處理)時，可以很方便地通過DSP芯片對外的接口連接協處理器，進而擴展處理能力。考慮到數字廣播在未來的應用前景，最近推出的SAF7730和SAF7780均對數字廣播應用做了支持。
在SAF7730評估板上，相同的硬件接口通過插上不同的處理器模塊(如應用于HD Radio的解碼器SAF355X和應用于DRM的解碼器PNX952X)，即可支持不同的數字廣播應用。
軟件設計
基于DSP 的解決方案中，用于實現算法的軟件已經固化在芯片內部，客戶需要做的就是運行于MCU中控制程序的開發。通過控制軟件的模塊化設計，客戶可以很容易地實現功能裁減、復用和擴展。在軟件方面，恩智浦的DSP解決方案有兩個特點。
(1)從寄存器設置轉向分層結構API編程
從軟件設計的角度，目前音頻處理器的應用幾乎都是采用寄存器操作的方式。隨著芯片功能越來越豐富，動輒上百個甚至更多的寄存器和復雜的讀寫流程讓應用開發者花費大量的時間學習消化。在未來的解決方案中，提供給用戶的應當是簡單易操作的函數接口，而不僅僅是一組寄存器列表和文字定義。
以SAF7780為例，SAF7780是 ARM+DSP架構，對于客戶開發控制程序而言，可以不需要操作到寄存器一級，芯片本身提供了SDK，直接通過調用API的接口函數就可以編程實現，從而使軟件開發變的更加簡單。對于客戶而言，只需要根據自己的系統需求完成應用層的編程開發，即可以實現整個應用的軟件控制。
(2)開放架構，可嵌入第三方和客戶定制組件
隨著車載音頻系統變得越來越多樣化、個性化，軟件也必須提供一個靈活開放的架構，以便加入客戶所需的特定功能。
恩智浦首先和第三方音效軟件商合作，如Dedekind、SRS，在DSP芯片中植入各種廣受歡迎的音效模塊和相應的激活密鑰，為有需要的客戶開發此類功能提供更多便利，而無此需要的客戶也無需承擔相應的成本；另外對于大客戶，恩智浦的DSP芯片可以進行版本定制，即嵌入客戶特定要求的軟件組件，以最大限度地貼近客戶的實際需要。
結束語
車載音頻領域正在經歷一個前所未有的技術變革，數字廣播、后座娛樂、有線無線連接都成為市場現有或者潛在的需求。傳統的模擬音頻系統主要通過硬件實現功能，在新應用的挑戰下已經越來越難以滿足未來的市場，而如前面所述，基于DSP方案將會顯示出越來越多的技術優越性。 |
