A arquitetura inovadora do 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 de rádio inteligente, a redução de ruído ativo de (RNC) e os novos recursos e funções de (ICC) e direção autônoma, como comunicação no veículo (ICC) e direção autônoma, e assim por diante. Isso levará a um aumento no número de sistemas eletrônicos e a uma redução de ruído ativa de ruído da estrada mais complexa. À medida que o número de ECU aumenta, também aumenta o peso e o custo dos cabos necessários para conectar as várias ECUs. Aumentar o peso, por sua vez, reduzirá a eficiência de combustível do carro, o que Um pouco irritado 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. Reduzir o peso dos cabos existentes pode melhorar significativamente a eficiência de combustível.

Situação atual

A ECU de áudio automotivo tradicional geralmente é conectada por um cabo analógico separado ou uma arquitetura de barramento digital existente, ambos com limitações, ineficiências e custos desnecessários. Os sistemas de áudio automotivo 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 (ADC) adicional e o conversor digital-analógico (DAC) não apenas aumentarão o custo total do sistema, mas também poderão 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 das implementações analógicas. No entanto, embora o MOST e o 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 não têm certeza sobre o atraso entre os nós. Para aplicações vulneráveis a atrasos, como ANC/RNC e ICC, as deficiências fundamentais da arquitetura de barramento digital existente são inaceitáveis.

Introdução do barramento 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 total do cabo em até 75% e fornecer áudio digital de alta fidelidade. O barramento de áudio automotivo (A2B) é otimizado para aplicações de áudio. Comparado 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 os nós e toda a cadeia do 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

O produto AD2427W e o AD2426W juntos para formar a mais recente série de transceptores A 2B aprimorados 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 B for afetado e toda a rede não travar. Somente os nós downstream do nó com falha são afetados. A função especial de diagnóstico incorporada 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 simples de inicialização de barramento 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 aplicativos de voz e áudio, como ANC/RNC e ICC, nos 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, clock e energia por meio de um par trançado não blindado. 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 não blindado 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 baixa potência e transmite até 300 mA de corrente para os nós de áudio na cadeia 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 de 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, o diagnóstico no nível do sistema é 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 aterramento. Do ponto de vista da integridade do sistema, esta 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 design para sistemas habilitados para A2B. O Sigma Studio inicializa a rede A2B por meio de uma cadeia de ferramentas líder do setor. E configure todos os registros. O ambiente Sigma Studio também inclui calculadora de largura de banda de barramento A2B e testador de taxa de erro de bit (BERT). A ADI também fornece uma série de suítes de avaliação de função completa para concluir rapidamente o projeto real do protótipo da rede A2B, acelerando assim o sistema. Programe o processo de verificação e teste antecipado, validação e depuração.

Mercado alvo e aplicação

Muitas aplicações de mercados maduros e emergentes se beneficiarão da tecnologia A2B. As aplicações de destino incluem:

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

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

Redução ativa de ruído

Partição de área de áudio pessoal / alto-falante ativo

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

Monitoramento de sinais vitais

Conexão de rádio inteligente

A conexão de ECU de áudio é um campo de aplicação maduro e atraente. O 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 (consulte 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 não blindados de baixo custo, que foram testados e validados para atender aos mais rigorosos requisitos de compatibilidade automotiva EMC e EMI.

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 viva-voz/reconhecimento de voz tornaram-se configurações padrão e os sistemas eCall de chamadas de emergência tornaram-se obrigatórios em algumas áreas. Do ponto de vista de um depósito, a tendência é para sistemas multi-microfone (2-4) montados individualmente ou em unidades modulares. De qualquer forma, o custo total de um sistema que usa a tecnologia A2B é muito menor do que o custo das conexões analógicas, especialmente em matrizes eólicas multi-Mike. Todos os transceptores A2B suportam até quatro acessos de microfone PDM no quad No conjunto de microfones, três McLeaks no modo de conexão tradicional são salvos.

A redução do ruído rodoviário é um derivado de uma gama mais ampla de aplicações de ANC e está sendo avaliada por muitas montadoras. No ANC de banda larga, o ruído associado aos harmônicos de entrada de referência, bem como sons parcialmente não dependentes de harmônicos ou aleatórios, podem ser eliminados. Essas entradas de referência são normalmente fornecidas por meio de sensores de aceleração que são fisicamente distribuídos ao redor do corpo, 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 um em cada local de passageiro que requer uma zona silenciosa. Conectividade de cada acelerômetro / microfone para unidade de processamento ANC de banda larga Então, 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 de 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. Espera-se que aplicações como piloto automático, monitoramento de sinais vitais e sistemas de estacionamento automático iniciem a produção em massa em 2020 e se beneficiem dos recursos, funções, conveniência e rápida disponibilidade de mercado da tecnologia A2B.

Somar：

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

O A2B oferece qualidade de áudio muito maior do que as 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.