隨著人工智能的發展,語音交互技術正在各個領域扎根,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音控制的汽車,而今天語音識別控制功能已經成為很多新車型的一大賣點。語音識別之外,外置麥克風的環境聲探測在ADAS中也發揮關鍵作用,猶如汽車的耳朵,犬吠聲、喇叭聲、警報聲......聲音信號有助于讓ADAS系統更加有效地掌握周邊環境。

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

拼技術硬核,ADI打造創新音頻總線走入全球90%的汽車廠商

ADI基于其DSP技術推出一款嵌入式系統用于為電動(EV)和混合動力汽車(HEV)產生發動機聲音

從上述案例不難看出,車用音頻正從過去單純的娛樂系統,向信號輸入、觸發、處理與反饋的方向發展,并開始與汽車駕駛緊密結合。不管如何,有一種趨勢是確定的,那就是汽車上的音頻設備將越來越多,音頻質量將越來越好。而要協調所有這些音頻設備,并傳輸高質量的音頻信號,車用音頻總線變得不可或缺。

技術硬核,A2B挑戰傳統總線技術

提起車用音頻總線,業內人士容易聯想到MOST。

MOST(Media Oriented System Transport)是一種面向媒體的系統傳輸總線,用于滿足要求嚴格的車載環境。這種基于光纖的網絡最高能夠支持50Mbps的數據速率,與以前的銅纜相比具有減輕重量和減小EMI的優勢。

但因專利及光纖收發器成本過高等原因,過去MOST常見于高端車型。但事實上近年來車用音頻總線或成為汽車標配,市場需要一種既能在中高端車型上應用,也符合入門級汽車成本要求的泛用方案,作為全球汽車電子解決方案領先供應商,ADI適時地提出了極具成本和性能優勢的汽車音頻總線方案——ADI車用音頻總線(A2B)技術,為車輛信息娛樂系統提供關鍵支持。

A2B產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產品組合可幫助實現語音識別和有源噪聲消除等多種應用。A2B節省BOM成本的特性特別值得一提,A2B無需在每一個節點都使用昂貴的集成了大容量存儲器的微控制器,即使在主節點,也僅僅需要只包含I2C接口的微控制器即可。而MOST或以太網AVB等數字總線,因為需要增加管理其相關的軟件協議棧,所以必須在每一個節點都使用高價格、集成了大容量存儲器的微控制器,從而導致成本上升。

另外,A2B收發器在一條非屏蔽雙絞線上傳輸音頻、I2C控制、低速GPIO、時鐘和幻象供電信號,這也可以降低系統總BOM成本。首先與傳統音頻連接方案相比,物理線纜的數量有所減少,而且實際采用的線纜可以是成本更低、重量更輕的非屏蔽雙絞線,而非相對較為昂貴的屏蔽線纜。更最重要的是,對于特殊使用案例,A2B技術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,每個節點支持輸出最大50mA的電流。有了這個小功率的幻象供電功能,無需在各個節點的音頻模塊上使用本地電源,從而進一步降低總系統成本。

而更重要的是,A2B可以幫助節省研發成本。A2B技術可為多種音頻輸入輸出設備提供相當靈活的連接,還支持SigmaStudio™圖形設計環境,可大幅簡化采用A2B的系統設計流程。SigmaStudio能夠通過使用業界領先的圖形化編程工具鏈,無需軟件編程就可以初始化A2B網絡并配置所有的寄存器。SigmaStudio環境中還包含A2B總線帶寬計算器和誤碼率測試儀(BERT)。提供系統級全方位A2B功能評估,可快速完成實際A2B網絡的系統原型設計,從而加快系統的早期理念驗證以及功能測試、功能驗證和功能調試。

用創新音頻總線技術賦能汽車功能創新

我們常常忽略總線技術上的變革帶來的應用創新機會,A2B除了讓布線更簡單,例如車機可以通過非屏蔽雙絞線直接連接麥克風模組,并且支持麥克風陣列。其實還有更多的創新應用,比如更適應高級音頻算法。因為音頻節點有固定的延遲,可憑借DSP算法確保車內不同位置的音區獨立性,以及實現回聲消除、配合麥克風和功放進行ANC主動降噪、配合支持A2B接口的加速度傳感器進行RNC路噪消除等功能。

事實上,利用ADI的A2B與DSP以及振動傳感器和電源管理產品的組合,還可為汽車廠商的設計提供很多擴展空間,比如環繞聲、音頻分區、聲音合成、麥克風波束成形、超寬帶AEC/NR、主動回聲消除加背景噪音消除、ANC主動降噪、RNC路噪消除、ICC車內通信等功能,而這些是目前需求量非常大的新功能。另外還能為電動車提供對外警示音、模擬聲浪等功能。

此外系統級診斷也是A2B的一大亮點。所有A2B節點都能夠識別多種故障狀況,其中包括斷路、線束反接或線束短路至電源或地等。在出現斷路、線束短路或線束反接等故障時,故障上游的A2B節點仍然能夠正常工作,從而保證系統完整性。診斷功能還提供高效隔離系統級故障的能力,有助于后續維修。

A2B“連升三級”,創新汽車音頻總線走向主流應用

與其他“歷史悠久”的汽車總線相比,A2B是標準的“10后”——2014年10月ADI推出了A2B的首款產品AD2410,接著很快連續幾次迭代,產品性能“連升三級”。2017年1月,ADI宣布推出三款增強型A2B收發器,在前代產品引腳兼容的基礎上,大幅提高總線帶寬利用率。2018年6月,ADI再次宣布推出三款A2B收發器,新的AD242x系列提供接口驅動能力的配置,從而開發人員可以讓系統性能適應更高規格的汽車OEM EMC的規范要求。

拼技術硬核,ADI打造創新音頻總線走入全球90%的汽車廠商

ADI增強型A2B收發器

從初代產品開始,就有全球領先的汽車制造商認同A2B為汽車音頻帶來的革新。福特公司早在2016年投入生產的四個汽車平臺上就使用了A2B系列的首款產品,并將A2B作為其首要信息娛樂網絡技術。而作為ADI A2B技術的早期實施者,松下汽車系統美國公司發現該技術可大大降低新一代信息娛樂系統的布線復雜度和相關成本以及重量,而這是松下OEM客戶的重點關注領域。

就在前不久,ADI公司宣布比亞迪也開始采用ADI公司A2B總線技術以打造更節能環保的汽車平臺,比亞迪公司認為A2B音頻總線使得比亞迪汽車能夠進一步提升駕駛座艙信息娛樂系統的性能和體驗,降低設計復雜度和成本、提升燃油/電池效率,這符合比亞迪公司“用技術創新滿足人們對美好生活的向往”這一造車理念。據ADI公司透露,短短5年時間,A2B音頻總線已成功與全球90%的汽車制造商合作實現了創新的汽車信息娛樂體驗。

拼技術硬核,ADI打造創新音頻總線走入全球90%的汽車廠商

比亞迪采用A2B總線技術以打造能效更高、更節能環保的汽車平臺