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A2B應(yīng)用面面觀

發(fā)布時(shí)間:2020-11-13 來(lái)源:Joe Triggs,ADI公司應(yīng)用經(jīng)理 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】縱觀歷史,會(huì)發(fā)現(xiàn)許多汽車(chē)行業(yè)利用相鄰和互補(bǔ)市場(chǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的示例;工業(yè)、消費(fèi)電子和醫(yī)療健康行業(yè)只是其中幾個(gè)。從引進(jìn)采礦業(yè)的傳輸系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)大規(guī)模生產(chǎn)的變革,到利用電子控制單元(ECU)的處理能力(該技術(shù)自30多年前首次運(yùn)用微控制器功能以來(lái)持續(xù)迅速發(fā)展),這種汽車(chē)行業(yè)借用技術(shù)轉(zhuǎn)化并充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)的例子不勝枚舉。現(xiàn)在,汽車(chē)行業(yè)也在回饋一項(xiàng)可以簡(jiǎn)化各種應(yīng)用中的音頻分配挑戰(zhàn)的技術(shù)。
   
縱觀歷史,會(huì)發(fā)現(xiàn)許多汽車(chē)行業(yè)利用相鄰和互補(bǔ)市場(chǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的示例;工業(yè)、消費(fèi)電子和醫(yī)療健康行業(yè)只是其中幾個(gè)。從引進(jìn)采礦業(yè)的傳輸系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)大規(guī)模生產(chǎn)的變革,到利用電子控制單元(ECU)的處理能力(該技術(shù)自30多年前首次運(yùn)用微控制器功能以來(lái)持續(xù)迅速發(fā)展),這種汽車(chē)行業(yè)借用技術(shù)轉(zhuǎn)化并充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)的例子不勝枚舉?,F(xiàn)在,汽車(chē)行業(yè)也在回饋一項(xiàng)可以簡(jiǎn)化各種應(yīng)用中的音頻分配挑戰(zhàn)的技術(shù)。
 
A2B®總線(xiàn)是一種高帶寬雙向數(shù)字總線(xiàn),最初用于解決汽車(chē)應(yīng)用中的音頻分配挑戰(zhàn)?,F(xiàn)有的汽車(chē)音頻網(wǎng)絡(luò)一般使用多個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模擬連接。A2B技術(shù)可以解決許多與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模擬連接相關(guān)的挑戰(zhàn),包括電纜重量、電纜成本、布線(xiàn)難題,以及多個(gè)連接的可靠性。它有助于通過(guò)非屏蔽雙絞線(xiàn)(UTP)電纜和連接器基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在分布式多節(jié)點(diǎn)音頻系統(tǒng)中傳輸完全同步的音頻數(shù)據(jù)(I2S / TDM / PDM)和控制數(shù)據(jù)(I2C)。A2B技術(shù)支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、菊花鏈和分支網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/div>
 
 
每個(gè)網(wǎng)絡(luò)都由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和多達(dá)10個(gè)從節(jié)點(diǎn)組成。主節(jié)點(diǎn)包含一個(gè)連接至主機(jī)處理器的A2B收發(fā)器,該收發(fā)器可以將音頻、控制數(shù)據(jù) (I2C數(shù)據(jù)) 發(fā)送至A2B總線(xiàn)。從節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜度各不相同(從具備強(qiáng)大處理能力的優(yōu)質(zhì)放大器到總線(xiàn)供電的麥克風(fēng)節(jié)點(diǎn)),都可用A2B收發(fā)器連接,例如麥克風(fēng)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、揚(yáng)聲器、傳感器(例如加速度計(jì)),或者D類(lèi)放大器。主從收發(fā)器器件都支持多種功能,例如支持時(shí)分多路復(fù)用(TDM)和脈沖密度調(diào)制(PDM)麥克風(fēng)輸入。A2B收發(fā)器衍生出來(lái)的簡(jiǎn)化產(chǎn)品具備各種級(jí)別的功能,例如端點(diǎn)從節(jié)點(diǎn)(不支持TDM)、簡(jiǎn)化型主節(jié)點(diǎn)(支持較短的電纜和更少的從節(jié)點(diǎn)數(shù)量),以及簡(jiǎn)化型端點(diǎn)從節(jié)點(diǎn)(支持較短電纜和更少的PDM輸入)。
 
A2B技術(shù)最初只出現(xiàn)在部分汽車(chē)應(yīng)用產(chǎn)品系列中,該技術(shù)于2019年面向廣泛市場(chǎng)全面開(kāi)放,適合各類(lèi)應(yīng)用。
 
A2B應(yīng)用面面觀
圖1.A2B架構(gòu)示例
 
適用于非公路和多用途車(chē)輛的Fritzmeier駕駛室系統(tǒng)配合Antretter & Huber的SMARTCOM系統(tǒng),充分利用了A2B技術(shù)的可擴(kuò)展特性。SMARTCOM系統(tǒng)配有麥克風(fēng)、有源揚(yáng)聲器和FM/DAB智能無(wú)線(xiàn)電模塊,旨在簡(jiǎn)化與第三方模塊的集成。SMARTCOM系統(tǒng)使用的A2B總線(xiàn)的主要功能包括:集成多達(dá)10個(gè)連接到主節(jié)點(diǎn)的從節(jié)點(diǎn),以及支持雙向音頻傳輸。
 
載人車(chē)輛(例如公共汽車(chē)、飛機(jī)和火車(chē))構(gòu)成了運(yùn)輸業(yè)的另一個(gè)重要領(lǐng)域,這些車(chē)輛現(xiàn)在也可以利用A2B技術(shù)的功能。車(chē)輛中連接的分布音頻組件明顯可采用A2B器件,例如使用經(jīng)濟(jì)高效地輕型UTP電纜來(lái)實(shí)現(xiàn)分布式揚(yáng)聲器的高效連接。但是,還存在許多更微妙的用例!A2B器件可支持網(wǎng)絡(luò)上多達(dá)32個(gè)下游音頻(從主節(jié)點(diǎn)到從節(jié)點(diǎn))和上游音頻(從從節(jié)點(diǎn)到主節(jié)點(diǎn))通道,有助于在單個(gè)系統(tǒng)中分配包含不同音頻內(nèi)容的多個(gè)通道。這個(gè)特性可以用在旅游車(chē)上,用于分配各種類(lèi)型的音樂(lè),或者分配各種語(yǔ)言的導(dǎo)游指南。
 
A2B總線(xiàn)可以遠(yuǎn)距離傳輸不太關(guān)鍵的一般輸入/輸出(GPIO)數(shù)據(jù),此功能現(xiàn)在也用于運(yùn)輸業(yè)的多種用例中。例如,公共汽車(chē)和觀光車(chē)中部署的停止按鈕可以利用這種A2B功能,其相關(guān)的處理成本極低,只需在初始化期間通過(guò)主節(jié)點(diǎn)配置A2B鏈路,GPIO就可以獨(dú)立運(yùn)行,無(wú)需主機(jī)的進(jìn)一步干預(yù)。
 
在運(yùn)輸業(yè)以外,許多標(biāo)準(zhǔn)(例如AES67)都利用以太網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)等技術(shù)在一定距離內(nèi)傳輸音頻(從住宅或小型演播室到體育場(chǎng)或購(gòu)物中心等應(yīng)用環(huán)境)。對(duì)于許多基于以太網(wǎng)的遠(yuǎn)距離傳輸音頻的技術(shù)來(lái)說(shuō),A2B技術(shù)并不會(huì)直接與其競(jìng)爭(zhēng)。相反,A2B技術(shù)可以被視為一種互補(bǔ)技術(shù),非常適合在主干網(wǎng)絡(luò)和外圍設(shè)備(例如麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器等)之間提供邊緣連接。
 
以體育場(chǎng)為例,利用以太網(wǎng)技術(shù)(例如AES67)在整個(gè)場(chǎng)館內(nèi)或在局部區(qū)域(例如套房或餐廳)之間部署音頻時(shí)極為高效。但是,在局部區(qū)域內(nèi),將以太網(wǎng)技術(shù)連接至網(wǎng)絡(luò)邊緣時(shí),A2B技術(shù)具有幾個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)。A2B收發(fā)器配有集成式網(wǎng)絡(luò)控制器和PHY。A2B器件支持的UTP連接器經(jīng)濟(jì)高效,且易于組裝,A2B器件支持的UTP電纜同樣經(jīng)濟(jì)高效、靈活輕巧。A2B技術(shù)也從節(jié)點(diǎn)處理的角度進(jìn)行了高度優(yōu)化,可以在不使用微控制器的情況下實(shí)現(xiàn)從節(jié)點(diǎn)。
 
A2B總線(xiàn)設(shè)計(jì)的初衷,就是盡可能減少整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的處理要求。在系統(tǒng)初始化期間,A2B主節(jié)點(diǎn)上的收發(fā)器必須配置A2B網(wǎng)絡(luò),這是主機(jī)控制器(可以是任何帶I2C接口的IC/SoC)應(yīng)承擔(dān)的工作。
 
ADI提供了一個(gè)嵌入式C或Linux® 格式的參考軟件堆棧,可用于網(wǎng)絡(luò)配置。完成網(wǎng)絡(luò)配置之后,唯一的軟件開(kāi)銷(xiāo)是為應(yīng)用程序選擇的狀態(tài)檢查策略的功能。與其他需要在每個(gè)連接到網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行復(fù)雜堆棧的技術(shù)相比,采用這種方法的A2B技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
 
A2B技術(shù)的最低節(jié)點(diǎn)處理要求,以及通過(guò)電纜供電的能力,非常適合網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中需要高度簡(jiǎn)化從節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的應(yīng)用。錄音棚環(huán)境中的幾種應(yīng)用可以利用這種支持實(shí)現(xiàn)由總線(xiàn)供電的簡(jiǎn)單節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì),例如對(duì)講揚(yáng)聲器或拾音器。將總線(xiàn)供電節(jié)點(diǎn)和本地供電節(jié)點(diǎn)結(jié)合起來(lái),系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以利用A2B技術(shù)提供的24位、96 kHz數(shù)字音頻路徑創(chuàng)建復(fù)雜的錄音棚設(shè)計(jì)。A2B總線(xiàn)的電纜長(zhǎng)度是錄音棚或小舞臺(tái)環(huán)境可以利用的另一個(gè)特性。小舞臺(tái)環(huán)境可以利用這種靈活性來(lái)連接各種元件,例如調(diào)音臺(tái)、監(jiān)控器、麥克風(fēng)、均衡器或放大器。
 
A2B應(yīng)用面面觀
圖3.A2B軟件堆棧架構(gòu)
 
A2B總線(xiàn)支持長(zhǎng)電纜長(zhǎng)度,如今以遠(yuǎn)程會(huì)議系統(tǒng)為核心的會(huì)議室也可以利用A2B總線(xiàn)支持長(zhǎng)電纜長(zhǎng)度這一特性。遠(yuǎn)程會(huì)議系統(tǒng)需要連接各種元件,例如麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器和靜音按鈕。在實(shí)現(xiàn)波束成形麥克風(fēng)解決方案時(shí),遠(yuǎn)程會(huì)議系統(tǒng)還可以利用A2B技術(shù)提供的超低確定性延遲特性。所涉及的麥克風(fēng)數(shù)量、可用的處理能力和系統(tǒng)中的延遲都會(huì)影響波束成形實(shí)現(xiàn)的有效性。A2B技術(shù)提供同步數(shù)據(jù)交換,保證最大延遲低于50 µs。A2B總線(xiàn)提供的GPIO支持也可用于遠(yuǎn)程會(huì)議系統(tǒng)中,用于傳送任何輔助信號(hào),例如靜音控制按鈕、呼叫中或靜音狀態(tài)指示器。
 
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圖2.利用A2B實(shí)現(xiàn)邊緣連接
 
實(shí)踐證明,A2B技術(shù)在汽車(chē)環(huán)境中具備可靠的EMI/EMC兼容性,對(duì)于那些需要在具有挑戰(zhàn)性的EMC環(huán)境中安全傳輸音頻和非關(guān)鍵數(shù)據(jù)的應(yīng)用來(lái)說(shuō),這是一個(gè)非常有吸引力的技術(shù)選項(xiàng)。A2B總線(xiàn)符合嚴(yán)格的汽車(chē)EMC標(biāo)準(zhǔn),包括排放、抗干擾性和ESD要求等,非常適合航空電子和航空航天應(yīng)用??梢酝ㄟ^(guò)與基本設(shè)計(jì)準(zhǔn)則保持一致,并遵循參考設(shè)計(jì),來(lái)確保系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合規(guī)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
 
這種參考設(shè)計(jì)是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成,也是幫助客戶(hù)簡(jiǎn)化和加快設(shè)計(jì)過(guò)程的必要技術(shù)支持。ADI公司和多家第三方合作伙伴的硬件參考設(shè)計(jì)都支持A2B技術(shù)。其他傳統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)要素還包括樣片、文檔和評(píng)估套件的可用性。此外,A2B生態(tài)系統(tǒng)還包括其他三大要素:軟件、設(shè)計(jì)工具和第三方設(shè)計(jì)合作伙伴。
 
A2B應(yīng)用面面觀
圖4.A2B評(píng)估系統(tǒng)樣片
 
除了前面提到的參考軟件堆棧架構(gòu),A2B技術(shù)也受ADI備受行業(yè)贊譽(yù)的開(kāi)發(fā)工具SigmaStudio®支持。SigmaStudio是一款設(shè)計(jì)工具,可以通過(guò)拖放A2B節(jié)點(diǎn)和輔助器件、節(jié)點(diǎn)配置、誤碼率分析、帶寬計(jì)算和功率計(jì)算來(lái)支持A2B設(shè)計(jì)過(guò)程-網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的各個(gè)方面。SigmaStudio獲取配置數(shù)據(jù),并生成通用的.c和.h文件,以集成到軟件堆棧中。
 
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圖5.SigmaStudio網(wǎng)絡(luò)配置工具
 
測(cè)試設(shè)備供應(yīng)商(包括Mentor和Total Phase等)也是A2B總線(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的組成部分,主要提供A2B分析儀和監(jiān)控器等產(chǎn)品。A2B分析儀可以模擬A2B網(wǎng)絡(luò)中的主節(jié)點(diǎn)或從節(jié)點(diǎn),這在設(shè)計(jì)和創(chuàng)建A2B網(wǎng)絡(luò)的原型時(shí)會(huì)很有幫助。A2B監(jiān)控器可作為A2B網(wǎng)絡(luò)上的無(wú)源節(jié)點(diǎn),用于監(jiān)測(cè)通過(guò)該節(jié)點(diǎn)的所有A2B音頻和數(shù)據(jù),同時(shí)支持輸入和輸出音頻。這些工具可以幫助客戶(hù)縮短上市時(shí)間和降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度。它們還可以在項(xiàng)目發(fā)布之前和之后加快調(diào)試和分析解決問(wèn)題。A2B技術(shù)擁有多家第三方設(shè)計(jì)服務(wù)合作伙伴,他們已多次將A2B設(shè)計(jì)成功推向市場(chǎng)。這些合作伙伴提供硬件模塊、定制硬件和軟件設(shè)計(jì)支持等一系列服務(wù)。
 
技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)、EMI/EMC可靠性、電纜長(zhǎng)度支持和最低的處理成本等這些輔助因素,對(duì)于A2B總線(xiàn)最重要的音頻和數(shù)據(jù)傳輸功能也是有力的補(bǔ)充。這些綜合優(yōu)勢(shì)使得A2B技術(shù)深受很多行業(yè)應(yīng)用的青睞,例如運(yùn)輸業(yè)、專(zhuān)業(yè)AV、音樂(lè)制作和表演等。
 
目前面向廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用推出了5款通用型A2B收發(fā)器,其中兩款為主器件,剩余三款為從器件。5款通用收發(fā)器包括超集組件和子集組件,以及一款經(jīng)過(guò)優(yōu)化的端點(diǎn)從器件。支持的5款通用器件概覽如表1所示。
 
表1.面向廣泛市場(chǎng)應(yīng)用的A2B器件
 
A2B應(yīng)用面面觀
 
A2B總線(xiàn)由ADI提供的一系列產(chǎn)品評(píng)估板提供支持,涵蓋各類(lèi)A2B器件。第三方設(shè)計(jì)服務(wù)團(tuán)隊(duì)提供的其他A2B板進(jìn)一步實(shí)施補(bǔ)充。
 
表2.面向廣泛市場(chǎng)應(yīng)用的A2B評(píng)估板
 
A2B應(yīng)用面面觀
 
如需了解A2B產(chǎn)品,以及更多與A2B應(yīng)用相關(guān)的信息,請(qǐng)?jiān)L問(wèn)analog.com/a2b。
 
作者簡(jiǎn)介
Joe Triggs是ADI公司汽車(chē)事業(yè)部汽車(chē)連接和傳感(ACS)產(chǎn)品部的應(yīng)用經(jīng)理。ACS部負(fù)責(zé)提供C2B、A2B和ADI駕駛座艙傳感技術(shù)支持,如方向盤(pán)握姿-檢測(cè)和ToF技術(shù)。他于2002年獲得國(guó)立科克大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位,之后繼續(xù)深造,2004年獲得利默里克大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位。2012年,他完成了利默里克大學(xué)Kemmy商學(xué)院工商管理碩士課程。
 
 
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