《電子技術(shù)應(yīng)用》
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拼技術(shù)硬核,,ADI打造創(chuàng)新音頻總線走入全球90%的汽車廠商

2019-04-23

  隨著人工智能的發(fā)展,語(yǔ)音交互技術(shù)正在各個(gè)領(lǐng)域扎根,,汽車也不例外,。早在 2002年,英菲尼迪就推出了世界首款可用語(yǔ)音控制的汽車,,而今天語(yǔ)音識(shí)別控制功能已經(jīng)成為很多新車型的一大賣點(diǎn),。語(yǔ)音識(shí)別之外,,外置麥克風(fēng)的環(huán)境聲探測(cè)在ADAS中也發(fā)揮關(guān)鍵作用,,猶如汽車的耳朵,,犬吠聲、喇叭聲,、警報(bào)聲......聲音信號(hào)有助于讓ADAS系統(tǒng)更加有效地掌握周邊環(huán)境,。

  此外,考慮到電動(dòng)汽車的行車安全,,去年歐盟下令要求所有電動(dòng)汽車在2021年前加裝能夠發(fā)出虛擬引擎聲的裝置,,以使路人能注意到低速行駛、沒有噪音的電動(dòng)汽車,。而要讓虛擬引擎聲接近真實(shí),,對(duì)汽車外掛音響數(shù)量與音頻音質(zhì)提出了新的要求。

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  ADI基于其DSP技術(shù)推出一款嵌入式系統(tǒng)用于為電動(dòng)(EV)和混合動(dòng)力汽車(HEV)產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)聲音

  從上述案例不難看出,,車用音頻正從過去單純的娛樂系統(tǒng),,向信號(hào)輸入、觸發(fā),、處理與反饋的方向發(fā)展,,并開始與汽車駕駛緊密結(jié)合。不管如何,,有一種趨勢(shì)是確定的,,那就是汽車上的音頻設(shè)備將越來(lái)越多,音頻質(zhì)量將越來(lái)越好,。而要協(xié)調(diào)所有這些音頻設(shè)備,,并傳輸高質(zhì)量的音頻信號(hào),車用音頻總線變得不可或缺,。

  技術(shù)硬核,,A2B挑戰(zhàn)傳統(tǒng)總線技術(shù)

  提起車用音頻總線,業(yè)內(nèi)人士容易聯(lián)想到MOST,。

  MOST (Media Oriented System Transport) 是一種面向媒體的系統(tǒng)傳輸總線,,用于滿足要求嚴(yán)格的車載環(huán)境。這種基于光纖的網(wǎng)絡(luò)最高能夠支持50Mbps的數(shù)據(jù)速率,,與以前的銅纜相比具有減輕重量和減小EMI的優(yōu)勢(shì),。

  但因?qū)@肮饫w收發(fā)器成本過高等原因,過去MOST常見于高端車型,。但事實(shí)上近年來(lái)車用音頻總線或成為汽車標(biāo)配,,市場(chǎng)需要一種既能在中高端車型上應(yīng)用,也符合入門級(jí)汽車成本要求的泛用方案,,作為全球汽車電子解決方案領(lǐng)先供應(yīng)商,,ADI適時(shí)地提出了極具成本和性能優(yōu)勢(shì)的汽車音頻總線方案——ADI車用音頻總線(A2B)技術(shù),,為車輛信息娛樂系統(tǒng)提供關(guān)鍵支持。

  A2B產(chǎn)品可提供高保真音頻,,并使音頻布線重量減少75%,,從而提高燃油效率。A2B產(chǎn)品組合可幫助實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別和有源噪聲消除等多種應(yīng)用,。A2B節(jié)省BOM成本的特性特別值得一提,,A2B無(wú)需在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都使用昂貴的集成了大容量存儲(chǔ)器的微控制器,即使在主節(jié)點(diǎn),,也僅僅需要只包含I2C接口的微控制器即可,。而MOST或以太網(wǎng)AVB等數(shù)字總線,因?yàn)樾枰黾庸芾砥湎嚓P(guān)的軟件協(xié)議棧,,所以必須在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都使用高價(jià)格,、集成了大容量存儲(chǔ)器的微控制器,從而導(dǎo)致成本上升,。

  另外,,A2B收發(fā)器在一條非屏蔽雙絞線上傳輸音頻、I2C控制,、低速GPIO,、時(shí)鐘和幻象供電信號(hào),這也可以降低系統(tǒng)總BOM成本,。首先與傳統(tǒng)音頻連接方案相比,,物理線纜的數(shù)量有所減少,而且實(shí)際采用的線纜可以是成本更低,、重量更輕的非屏蔽雙絞線,,而非相對(duì)較為昂貴的屏蔽線纜。更最重要的是,,對(duì)于特殊使用案例,,A2B技術(shù)可提供小功率的幻象電源,整條A2B菊花鏈上可以傳輸不超過300 mA的電流,,每個(gè)節(jié)點(diǎn)支持輸出最大50mA的電流,。有了這個(gè)小功率的幻象供電功能,無(wú)需在各個(gè)節(jié)點(diǎn)的音頻模塊上使用本地電源,,從而進(jìn)一步降低總系統(tǒng)成本,。

  而更重要的是,A2B可以幫助節(jié)省研發(fā)成本,。A2B技術(shù)可為多種音頻輸入輸出設(shè)備提供相當(dāng)靈活的連接,,還支持SigmaStudio?圖形設(shè)計(jì)環(huán)境,可大幅簡(jiǎn)化采用A2B的系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程,。SigmaStudio能夠通過使用業(yè)界領(lǐng)先的圖形化編程工具鏈,,無(wú)需軟件編程就可以初始化A2B網(wǎng)絡(luò)并配置所有的寄存器,。SigmaStudio環(huán)境中還包含A2B總線帶寬計(jì)算器和誤碼率測(cè)試儀(BERT)。提供系統(tǒng)級(jí)全方位A2B功能評(píng)估,,可快速完成實(shí)際A2B網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)原型設(shè)計(jì),,從而加快系統(tǒng)的早期理念驗(yàn)證以及功能測(cè)試、功能驗(yàn)證和功能調(diào)試,。

  用創(chuàng)新音頻總線技術(shù)賦能汽車功能創(chuàng)新

  我們常常忽略總線技術(shù)上的變革帶來(lái)的應(yīng)用創(chuàng)新機(jī)會(huì),,A2B除了讓布線更簡(jiǎn)單,例如車機(jī)可以通過非屏蔽雙絞線直接連接麥克風(fēng)模組,,并且支持麥克風(fēng)陣列。其實(shí)還有更多的創(chuàng)新應(yīng)用,,比如更適應(yīng)高級(jí)音頻算法,。因?yàn)橐纛l節(jié)點(diǎn)有固定的延遲,可憑借DSP算法確保車內(nèi)不同位置的音區(qū)獨(dú)立性,,以及實(shí)現(xiàn)回聲消除,、配合麥克風(fēng)和功放進(jìn)行ANC主動(dòng)降噪、配合支持A2B接口的加速度傳感器進(jìn)行RNC路噪消除等功能,。

  事實(shí)上,,利用ADI的A2B與DSP以及振動(dòng)傳感器和電源管理產(chǎn)品的組合,還可為汽車廠商的設(shè)計(jì)提供很多擴(kuò)展空間,,比如環(huán)繞聲,、音頻分區(qū)、聲音合成,、麥克風(fēng)波束成形,、超寬帶AEC/NR、主動(dòng)回聲消除加背景噪音消除,、ANC主動(dòng)降噪,、RNC路噪消除、ICC車內(nèi)通信等功能,,而這些是目前需求量非常大的新功能,。另外還能為電動(dòng)車提供對(duì)外警示音、模擬聲浪等功能,。

  此外系統(tǒng)級(jí)診斷也是A2B的一大亮點(diǎn),。所有A2B節(jié)點(diǎn)都能夠識(shí)別多種故障狀況,其中包括斷路,、線束反接或線束短路至電源或地等,。在出現(xiàn)斷路、線束短路或線束反接等故障時(shí),,故障上游的A2B節(jié)點(diǎn)仍然能夠正常工作,,從而保證系統(tǒng)完整性,。診斷功能還提供高效隔離系統(tǒng)級(jí)故障的能力,有助于后續(xù)維修,。

  A2B“連升三級(jí)”,,創(chuàng)新汽車音頻總線走向主流應(yīng)用

  與其他“歷史悠久”的汽車總線相比,A2B是標(biāo)準(zhǔn)的“10后”——2014年10月ADI推出了A2B的首款產(chǎn)品AD2410,,接著很快連續(xù)幾次迭代,,產(chǎn)品性能“連升三級(jí)”。2017年1月,,ADI宣布推出三款增強(qiáng)型A2B收發(fā)器,,在前代產(chǎn)品引腳兼容的基礎(chǔ)上,大幅提高總線帶寬利用率,。2018年6月,,ADI再次宣布推出三款A(yù)2B收發(fā)器,新的AD242x系列提供接口驅(qū)動(dòng)能力的配置,,從而開發(fā)人員可以讓系統(tǒng)性能適應(yīng)更高規(guī)格的汽車OEM EMC的規(guī)范要求,。

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  ADI增強(qiáng)型A2B收發(fā)器

  從初代產(chǎn)品開始,就有全球領(lǐng)先的汽車制造商認(rèn)同A2B為汽車音頻帶來(lái)的革新,。福特公司早在2016年投入生產(chǎn)的四個(gè)汽車平臺(tái)上就使用了A2B系列的首款產(chǎn)品,,并將A2B作為其首要信息娛樂網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。而作為ADI A2B技術(shù)的早期實(shí)施者,,松下汽車系統(tǒng)美國(guó)公司發(fā)現(xiàn)該技術(shù)可大大降低新一代信息娛樂系統(tǒng)的布線復(fù)雜度和相關(guān)成本以及重量,,而這是松下OEM客戶的重點(diǎn)關(guān)注領(lǐng)域。

  就在前不久,,ADI公司宣布比亞迪也開始采用 ADI 公司 A2B總線技術(shù)以打造更節(jié)能環(huán)保的汽車平臺(tái),,比亞迪公司認(rèn)為A2B音頻總線使得比亞迪汽車能夠進(jìn)一步提升駕駛座艙信息娛樂系統(tǒng)的性能和體驗(yàn),降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度和成本,、提升燃油/電池效率,,這符合比亞迪公司“用技術(shù)創(chuàng)新滿足人們對(duì)美好生活的向往”這一造車?yán)砟睢?jù)ADI 公司透露,,短短5年時(shí)間,,A2B音頻總線已成功與全球 90% 的汽車制造商合作實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新的汽車信息娛樂體驗(yàn)。

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  比亞迪采用 A2B總線技術(shù)以打造能效更高,、更節(jié)能環(huán)保的汽車平臺(tái)


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