汽車制造商致力于使其下一代的汽車比前代汽車更安全、更智能且更節油。為此，需要在汽車中安裝更多的ECU (電子控制單元)，這會導致電子系統的數量不斷增加、復雜度也越來越高，以便實現主動噪聲消除、互聯網連接和車內通信等新功能。隨著ECU數量的不斷增加，連接各種ECU所需的電纜的重量和成本也隨之增加。增加的重量會反過來降低汽車的燃油效率，這一點讓汽車制造商很苦惱。
汽車制造商必須在提供先進、功能豐富的信息娛樂系統和符合政府發布的燃油效率標準之間取得平衡。減輕現有電纜的重量可大幅提高燃油效率。
現狀
傳統的汽車音頻ECU一般通過單根模擬電纜或現有的數字總線架構連接，這兩者都存在局限性，效率低、會產生不必要的費用。使用模擬接線的汽車音頻系統需要專用且昂貴的屏蔽電纜，以用于各種音頻信號或通道。在如今支持多通道(5.1或7.1)Dolby或DTS解碼的高級音響系統中，所需電纜的數量迅速增加。而且，必要的模數轉換器(ADC)和數模轉換器(DAC)不僅會增加系統總成本，而且還可能使某些音頻性能下降。
當代信息娛樂系統中已經廣泛采用MOST®或以太網AVB等數字總線標準，這是因為這些標準能夠大幅簡化與模擬實施方案相關的接線復雜性。然而，MOST和以太網AVB雖然能夠提高性能和靈活性，但會增加管理其相關軟件協議堆棧的高價格微控制器，從而增加成本。此外，這些數字總線架構本身對節點之間延遲存在著不確定性。對于車廂內主動噪聲消除等易受延遲影響的應用，這一點是不能被接受的。
汽車音頻總線簡介
汽車音頻總線® (或A2B®)是ADI公司的一項創新的和為應用應運而生的技術，事實證明，該技術最多能夠將電纜的重量減輕75%，而且還能提供高保真數字音頻。汽車音頻總線針對音頻應用進行優化，相比模擬音頻總線能夠提供出色的音頻質量，而且其系統總成本遠低于現有的數字總線標準。最簡單的A2B是一種高帶寬(50 Mbps)數字總線，它能夠通過在非常長的距離(節點間的距離最長達10 m)上，使用一條無屏蔽雙絞線將IS音頻和I2C控制數據與時鐘和功率一起傳輸。
汽車音頻總線基礎
從實施角度來看，A 2B是一種單主機、多從機線路拓撲結構。AD2410是采用A2B器件系列的首款產品，它在一條非屏蔽雙絞線上支持最多8個從節點的菊花鏈，從而不需要有些競爭對手技術中要求的冗余線纜。借助這種菊花鏈能力，A2B總線距離最長可達40 m，單個節點之間的最長距離可達10 m。用直線拓撲結構代替環形拓撲結構是A2B技術中一個重要的元素，對整體系統完整性和穩定性重要。如果A2B菊花鏈的一個連接受到影響，整個網絡不會崩潰。只有故障連接下游的節點會受到故障影響，而A2B技術特有的內嵌診斷功能則能夠隔離故障的來源和起因。
與現有的數字總線架構相比，A2B主從線拓撲結構本身更為高效。通過簡單地初始化總線后，無需更多處理器干預即可管理常規總線運行。然而，A2B技術確實可響應中斷信號，因為音頻節點可能會在需要維修和保養時發出信號。A2B的獨特架構帶來的一個附加優點是，系統延遲完全是可確定的(2個周期的延遲)，并且與音頻節點在A2B總線上的位置無關。此特性對主動噪聲消除等新興應用極其重要，在有源噪聲消除應用中，必須以時序一致的方式處理多個遠程傳感器產生的音頻樣本。
AD2410 A2B收發器可在一條非屏蔽雙絞線上傳輸音頻、控制、時鐘和功率信號。這可降低系統總成本，其原因如下：
* 與傳統實施方案相比，物理線纜的數量有所減少。
* 實際采用的電線可以是成本更低、重量更輕的非屏蔽雙絞線，而非更昂貴的屏蔽電纜。
* 最重要的是，對于特殊使用案例，A2B技術可提供小功率的電源，將不超過300 mA的電流傳輸至A2B菊花鏈上的音頻節點。
有了這個小功率電源，便無需在音頻ECU上使用本地電源，從而進一步降低總系統成本。
A2B技術提供的50 Mbps總線帶寬總值最多可支持32個使用標準音頻采樣速率(44.1 kHz、48 kHZ)和通道寬度(12位、16位、24位)的上行和下行音頻通道。
這可為多種音頻I/O設備提供相當大的靈活性和連接性。在音頻ECU之間維持全數字音頻信號鏈可確保保證最高質量的音頻，不會產生因ADC/DAC轉換造成的音頻性能下降問題如前所述，系統級診斷功能是A2B技術的一個重要元素。所有A2B節點都能夠識別多種故障狀況，其中包括斷路、電線短路、電線反向或電線短路至電源或地。從系統完整性角度看，該功能非常重要，因為在出現斷路、電線短路或電線反向等故障時，故障上游的A2B節點仍然能夠正常工作。診斷功能還提供高效隔離系統級故障的能力，從汽車經銷商/安裝人員的角度來看，這一點至關重要。
使用SigmaStudio™圖形設計環境(與支持ADI公司SigmaDSP®和SHARC®處理器系列的開發工具相同)可大幅簡化采用A2B的系統的設計過程。SigmaStudio能夠通過便于使用、業界領先的工具鏈，初始化A2B網絡并配置所有寄存器。SigmaStudio環境中還包含A2B總線帶寬計算器和誤碼率測試儀(BERT)。提供眾多全功能評估系統，可快速完成實際A2B網絡的原型設計，從而加快系統理念早期驗證以及測試、驗證和調試過程。
目標市場與應用
眾多成熟和新興市場將因A2B技術提供的高效率而受益。目標應用包括：
* 音頻ECU (車載音響主機、放大器、智能天線)連接性
* 用于免提、語音識別、車內通信的麥克風陣列
* 主動噪聲消除
* 有源揚聲器
寬帶ANC (WB ANC)是更加廣泛的ANC應用領域的衍生產品，許多汽車制造商的正在評估這項應用。在WB ANC中，可取消與基準電壓輸入諧波相關的聲調以及部分非諧波相關或隨機的聲調。
這些基準電壓輸入一般通過實體分布在汽車周圍的加速度傳感器提供，加速度計最常見于四個輪轂槽中。WB ANC系統的其他輸入可能源自error麥克風——也分布于汽車內部，每個需要安靜區的乘客位置布置一個。從每個加速度計/麥克風到WB ANC處理單元，傳統實施方案均使用專用模擬連接。顯然，此方法的接線成本/復雜性可能過高，處理單元上的連接器區域可能過多。所有這些問題均可通過使用A2B方案解決。
除使用ANC外，高效且高性價比的麥克風連接性也迅速成為設計的優先考慮因素。藍牙連接性和免提/語音識別系統正逐漸變成標準設備，在某些地區緊急呼叫eCall系統有望成為強制性設備。從車廠的角度來看，趨勢是向單獨或以模塊為單位進行配置的多麥克風(2至4)系統發展。無論何種情況，采用A2B技術的系統的系統總成本遠低于模擬連接產生的成本，在多麥克風陣列中尤為如此。所有AD2410均支持多達四個PDM輸入麥克風，在四個麥克風陣列中無需傳統連接方式中四根麥克風線中的三根。
在不遠的將來，音頻ECU連接或許是最具吸引力的A2B技術應用領域。在音響主機連接至高級音頻功放的簡單例子中，A2B無需使用多條電線連接多通道音頻、導航、手機和提示音。A2B可將所有電線替換為低成本的非屏蔽雙絞線，這種通過A2B進行的連接方式已經過測試和驗證，符合最嚴格的汽車EMC和EMI兼容性要求。
小結
A2B是一種數字總線架構，能夠為接線集中的音頻應用提供一系列優化功能，而且還能提高性能和降低系統成本。
* A2B提供遠高于模擬連接的音頻質量，同時還能提供低成本的數字總線架構的可擴展性。
* A2B可在許多汽車應用中提供低風險解決方案。AD2410已量
產，并且已通過最嚴格的汽車標準的認證。
* 第一個車廠量產項目將于2016年開始。
* AD2410是采用A2B器件的計劃系列中的首款產品，而且我們將會持續開發降低成本和提高集成度的產品路線圖。
作者簡介
Ken Waurin是ADI公司的戰略市場經理，負責汽車信息娛樂系統的市場工作。他的主要關注點是高級音響、主動噪聲消除和車內連接。 |
