Arquitetura inovadora de barramento digital reduz o custo do sistema de áudio

As montadoras estão comprometidas em tornar seus carros de próxima geração mais seguros, inteligentes e eficientes em termos de combustível. Por esse motivo, é necessário implantar mais ECU (Unidade de Controle Eletrônico) no veículo para realizar a conexão inteligente de rádio, a redução ativa de ruído (RNC), e os novos recursos e funções de (ICC) e direção autônoma, como comunicação no veículo (ICC) e direção autônoma, e assim por diante. Tal conduzirá a um aumento do número de sistemas electrónicos e a uma desactivação activa do ruído rodoviário mais complexa. À medida que o número de ecus aumenta, aumenta também o peso e o custo dos cabos necessários para ligar as várias ecus. Aumentar o peso, por sua vez, reduzirá a eficiência de combustível do carro, o que irritou um pouco as montadoras.

As montadoras devem encontrar um equilíbrio entre fornecer sistemas de infoentretenimento de última geração e ricos em recursos e atender aos padrões de eficiência de combustível emitidos pelo governo. A redução do peso dos cabos existentes pode melhorar significativamente a eficiência de combustível.

situação atual

A ECU de áudio automotivo tradicional é geralmente conectada por um cabo analógico separado ou uma arquitetura de barramento digital existente, ambos com limitações, ineficiências e custos desnecessários. Sistemas de áudio automotivos que usam linhas de transmissão analógicas exigem cabos blindados dedicados e caros para transmitir sinais de áudio multicanal. O número de cabos necessários nos sistemas de áudio avançados de hoje que suportam decodificação Dolby ou DTS multicanal (5.1 ou 7.1) está aumentando rapidamente. Além disso, o conversor analógico-digital adicional (ADC) e o conversor digital-analógico (DAC) não só aumentarão o custo total do sistema, mas também podem degradar algum desempenho de áudio.

Padrões de barramento digital como MOST ®ou Ethernet EAVB têm sido amplamente utilizados em sistemas de infoentretenimento contemporâneos porque simplificam muito a complexidade de conectividade de implementações analógicas. No entanto, embora a MOST e a Ethernet EAVB possam melhorar o desempenho e a flexibilidade,

No entanto, um microcontrolador de alto preço é necessário para implementar a pilha de protocolo de software relevante para aumentar o custo do sistema. Além disso, essas próprias arquiteturas de barramento digital são incertas sobre o atraso entre nós. Para aplicativos vulneráveis a atrasos, como ANC/RNC e ICC, as deficiências fundamentais da arquitetura de barramento digital existente são inaceitáveis.

 

Introdução do ônibus de áudio automotivo

O barramento de áudio automotivo (ou A2B) é uma tecnologia inovadora e aplicada da ADI. A tecnologia provou ser capaz de reduzir o peso geral do cabo em até 75% e fornecer áudio digital de alta fidelidade. O barramento de áudio automotivo (A2B) é otimizado para aplicações de áudio. Em comparação com o barramento de áudio analógico, ele pode fornecer excelente qualidade de áudio, e seu custo total do sistema é muito menor do que os padrões de barramento digital existentes. Simplificando, o A2B é um barramento digital de alta largura de banda (50 Mbps) que pode ser muito longo (até 15 m entre nós e toda a cadeia de crisântemo). Grau superior a 40 m), usa um par trançado não blindado para transmitir áudio I 2S, dados de controle I 2C, relógios e energia.

 

Características básicas do barramento de áudio automotivo

Produto-AD2427W e AD2426W juntos para formar a mais recente série aprimorada de transceptores A 2B e compatíveis com pinos. Este produto de última geração suporta cadeias de crisântemo de host único e até 10 nós escravos, melhorando o desempenho em 20% em comparação com o produto A2B de primeira geração (veja a figura 1). Com essa capacidade de cadeia de crisântemo, a distância do barramento A2B pode ser de até 40 m, e a distância máxima entre nós individuais pode ser de até 15 m. A substituição da topologia em anel pela topologia serial é um elemento importante na tecnologia A2B. É muito importante para a integridade e estabilidade de todo o sistema. Se A2 Um nó da cadeia de margaridas B for afetado e toda a rede não falhar. Somente os nós a jusante do nó com falha são afetados. A função especial de diagnóstico incorporado da tecnologia A2B pode julgar a origem e a causa da falha, enviar o sinal de interrupção e iniciar a medida de proteção.

Em comparação com a arquitetura de barramento digital existente, a própria topologia mestre-escravo A2B é mais eficiente. Depois que um processo de inicialização de barramento simples é iniciado, o barramento pode ser executado normalmente sem intervenção adicional do processador. Uma vantagem adicional da arquitetura exclusiva do A2B é que a latência do sistema é determinada (atraso em dois ciclos de clock). E o atraso é independente da posição do nó de áudio no barramento A2B. Esse recurso é muito importante para aplicações de voz e áudio, como ANC/RNC e ICC, nas quais amostras de áudio de vários sensores remotos devem ser processadas de maneira consistente.

Os transceptores AD2428W, AD2427W e AD2426W A 2B transmitem sinais de áudio, controle, relógio e energia através de um par trançado sem blindagem. Isso reduz o custo total do sistema pelos seguintes motivos.

 

Em comparação com a implementação tradicional, o número de cabos físicos é reduzido.

O cabo real pode ser par trançado sem blindagem com menor custo e peso mais leve, em vez de cabo blindado mais caro.

Mais importante ainda, para um cenário de aplicação específico, a tecnologia A2B fornece baixo consumo de energia e transmite até 300 mA de corrente para os nós de áudio na cadeia de margaridas A2B. Com esta transmissão de baixa potência, não há necessidade de usar energia local na ECU de áudio, reduzindo ainda mais os custos do sistema.

A tecnologia A2B fornece largura de banda de barramento de até 50 Mbps para suportar até 32 canais de áudio uplink e downlink usando taxa de amostragem de áudio padrão (44,1 kHz, 48 kHZ) e largura de bits (12 bits, 16 bits, 24 bits). Isso fornece flexibilidade e conectividade consideráveis para uma variedade de dispositivos de E/S de áudio. Manter uma cadeia de sinal de áudio totalmente digital entre a ECU de áudio garante a mais alta qualidade de áudio sem degradação do desempenho de áudio devido à conversão ADC/DAC.

Como mencionado anteriormente, os diagnósticos em nível de sistema são um elemento importante da tecnologia A2B. Em todos os nós A2B, várias condições de falha podem ser julgadas, incluindo circuito aberto, curto-circuito, conexão reversa e curto-circuito na fonte de alimentação ou no solo. Do ponto de vista da integridade do sistema, essa função é muito importante porque o nó A2B a montante do ponto de falha ainda pode funcionar corretamente em caso de falhas como circuito aberto, curto-circuito ou conexão reversa. Os diagnósticos também fornecem a capacidade de isolar eficientemente falhas no nível do sistema, o que é crítico do ponto de vista dos revendedores / instaladores de automóveis.

O uso do ambiente de desenvolvimento gráfico SigmaStudio (o mesmo que as ferramentas de desenvolvimento que suportam a família de processadores ADI SigmaDSP ®e SHARC ®) simplifica significativamente o processo de projeto para sistemas habilitados para A2B. O Sigma Studio inicializa a rede A2B através de uma cadeia de ferramentas líder do setor. E configure todos os registros. O ambiente do Sigma Studio também inclui calculadora de largura de banda de barramento A2B e testador de taxa de erro de bits (BERT). A ADI também fornece uma série de conjuntos de avaliação de função completa para concluir rapidamente o projeto real do protótipo de rede A2B, acelerando assim o sistema. Programar processo de verificação e teste, validação e depuração antecipada.

 

Mercado Alvo e Aplicação

Muitas aplicações de mercado maduras e emergentes se beneficiarão da tecnologia A2B. Os aplicativos de destino incluem:

Conexão ECU de áudio (host de áudio integrado, amplificador de potência de áudio avançado)

Conjunto de microfones para chamadas mãos-livres / reconhecimento de voz / comunicação no carro

Redução ativa de ruído

Partição de área de áudio pessoal / alto-falante ativo

ECall e sistema de processamento remoto de informações, sistema de piloto automático, sistema de estacionamento automático

Monitorização dos sinais vitais

Conexão de rádio inteligente

 

A conexão de ECU de áudio é um campo de aplicação maduro e atraente. A2B foi implantado em um grande número de veículos produzidos em massa No exemplo simples de um host de áudio conectado a um amplificador de áudio avançado (veja a figura 2), o A2B não precisa usar vários cabos para conectar áudio multicanal e navegar. O A2B substitui todos os cabos relacionados por cabos de par trançado sem blindagem de baixo custo, que foram testados e validados para atender aos mais rigorosos requisitos de compatibilidade EMC e EMI automotivos.

A conectividade eficiente e econômica do microfone é uma prioridade no design, permitindo uma ampla gama de casos de uso e aplicações. A conectividade Bluetooth ®e os sistemas de reconhecimento mãos-livres / voz tornaram-se configurações padrão e os sistemas de chamadas de emergência eCall tornaram-se obrigatórios em algumas áreas. Do ponto de vista de um depósito, a tendência é para sistemas multimicrofone (2-4) montados individualmente ou em unidades modulares. Em qualquer caso, o custo total de um sistema que usa a tecnologia A2B é muito menor do que o custo de conexões analógicas, especialmente em matrizes eólicas multi-Mike. Todos os transceptores A2B suportam até quatro acessos de microfone PDM no quádruplo Na matriz de microfones, três McLeaks no modo de conexão tradicional são salvos.

A redução de ruído rodoviário é um derivado de uma gama mais ampla de aplicações de ANC e está sendo avaliada por muitas montadoras. Na ANC de banda larga, o ruído associado aos harmônicos de entrada de referência, bem como os sons parcialmente não harmônicos ou aleatórios, podem ser eliminados. Essas entradas de referência são normalmente fornecidas por meio de sensores de aceleração que são distribuídos fisicamente ao redor da carroceria, mais comumente em quatro suspensões. Outras entradas para o sistema ANC de banda larga podem vir do microfone de erro – também distribuído dentro do carro, como uma em cada local do passageiro que requer uma zona silenciosa. Conectividade de cada acelerômetro/microfone para a unidade de processamento ANC de banda larga Em seguida, o esquema de implementação tradicional adota conexão analógica. Obviamente, o custo e a complexidade da fiação são muito altos, e a área do conector na unidade de processamento também precisa muito. Todos esses problemas podem ser resolvidos pelo esquema A2B.

O A 2B também pode ser visto como uma força motriz para aplicações emergentes que exigem conectividade de sensor econômica. Aplicações como piloto automático, monitoramento de sinais vitais e sistemas de estacionamento automático devem iniciar a produção em massa em 2020 e se beneficiar dos recursos, funções, conveniência e rápida disponibilidade de mercado da tecnologia A2B.

 

Somar：

A2B é uma arquitetura de barramento digital que fornece uma gama de otimizações para aplicações centralizadas de áudio e controle, melhora o desempenho do sistema e reduz os custos do sistema.

O A2B oferece uma qualidade de áudio muito superior às conexões analógicas, ao mesmo tempo em que fornece uma arquitetura de barramento digital escalável e de baixo custo.

A 2B oferece soluções de baixo risco em uma ampla gama de aplicações automotivas.

Desde 2016, os sistemas baseados em A 2B entraram na fase de implantação e atualmente estão entregando mais de 2 milhões de sistemas.

AD2428W e os derivados simplificados e de baixo custo AD2427W e AD2426W, representam os mais recentes desenvolvimentos nos transceptores A2B funcionais aprimorados, comprometidos em alcançar maior integração e desempenho de acordo com os planos de desenvolvimento estabelecidos.