本文介绍: 从A2B收发器衍生出来的简化产品具备各种级别功能例如端点节点(不支持TDM)、简化型主节点支持较短的电缆和更少的从节点数量),以及简化端点节点(支持较短电缆和更少的PDM输入)。例如,AVB中的talkerlistener不同设备,它们的参考时钟可能并不相同传统车载收音机通过天线接收无线信号然后由调谐模块(Tuner)进行信号调谐,信道过滤,信道均衡多路改善,信号解调等,转为数字信号后再交给DSP进行立体声解码噪声抑制,弱信号处理最后车载音响系统进行播放

一、音频总线

音频智能座舱的核心功能,涵盖车载音响语音识别e-Call、消噪及回声消除应用,随着汽车智能网联化的发展,对音频开发要求也越来越高。传统的车载音频系统采用模拟并行音频信号传输方式,难以在功能增加与整车轻量化(线缆的重量成本减少)之间取得均衡

为了解决智能座舱空间中的音频问题连接多个车内音频设备需要性能更高,效果更好音频总线用来连接构建功能更丰富的车载音频系统

1.1 模拟音频数据线

传统的车载音响系统中,通常采用模拟信号线来传输音频信号。此时用于输入麦克风用于输出的扬声器,均为模拟音频器件。其主要传输途径如下图所示

采用模拟声音传输方式,其最大问题在于传输线缆和传输接口的数量不足。比如说,一个麦克风只能采集1个声道的数据,如果需要多声道,则多个麦克风各需要一根模拟音频传输线接入ADC中。那么ADC的输入接口数目就会存在瓶颈。同样,如果需要支持多个扬声器输出,则DAC的输出接口也同样是瓶颈。

同时,采用模拟音频传输扩展性和灵活性也不足。比如说,假如车载音响设计时只支持左右声道两个扬声器。如果需要音响系统进行升级,扩充到5.1环绕立体声,那么就很难增加模拟接口和模拟音频线去连接到6个扬声器。

1.2 AVB

硬件篇,车载以太网一节中,我们曾经简要介绍以太网音视频桥接技术 AVB(Audio/Vedio Bridge)。由于传统以太网并不是时间精确的,不适合实时应用。为了传输音视频信号,可以以太网进行改进,从而提供时间关键数据传输

在音频系统中,AVB可以被用来传输不同设备之间的数字音频信号。例如智能座舱SOC向音频功放盒子Amplifier Box传输多个通道音源信号;或者从一个收音机盒子向智能座舱SOC传送数字声音信号;或者从一个外部设备(笔记本电脑)向智能座舱SOC传输音视频信号,等等。一个典型的AVB网络拓扑图下图所示

AVB的协议栈如下图所示

可以看出,AVB主要是链路层协议,它和传统的TCP/IP协议栈是并列共存的关系

AVB协议栈不仅包括了前面提到的带宽预留和时钟同步协议,还包括其他一些辅助协议,主要协议如下

AVB能够解决智能座舱音频播放中的2个主要问题:

1.延时问题:

网络传输存在延时,或者不同来源网络存在竞争关系。AVB通过预留带宽和QOS设置,保证传输延时小,实时性好。

2. 同步问题:

媒体时钟同步不同媒体设备具有不一样的时钟源。例如,AVB中的talker和listener是不同设备,它们的参考时钟可能并不相同如何保证它们具有相同采样频率通过802.1AS(gPTP协议),所有这些媒体设备时钟源都映射到相同的gPTP时间,这样就实现媒体时钟同步。从而保证talker和listener设备可以使用相同的采样率进行采集和播放。

播放时间同步:talker可以指示接收方在未来的某个时间点播放。当AVB系统中具有多个listener时,可以合理安排好各设备的播放时间,使得它们可以在未来的同一时刻同时播放。

AVB在智能座舱中的一个实际应用场景,是智能座舱中有多个扬声器。CDC通过AVB传输音频信号到各扬声器,由于gPTP协议保证了所有扬声器的时钟是同步的,而后通过播放时间同步,使得各扬声器同时进行播放。

1.3 A2B

A2B是另外一种可以解决智能座舱音频播放的延时问题与同步问题的音频总线技术

A2B(Automotive Audio Bus)是ADI公司开发的一种高带宽双向数字音频总线。它能够在很长的距离上(节点间的距离最长达15 m,整个菊花链长度超过40m),使用一条屏蔽双绞线传输I2S/TDM/PDM数据和I2C控制信息以及时钟和供电信号。 A2B可用自己内置嵌入式子网网络,或与其他较长的距离协议结合使用端点传输总线。时钟在单个A2B 网络中的所有节点上同步。同时在系统中的每个节点上接收麦克风和串行音频数据

A2B总线的优点:

每个网络都由一个主节点和多达10个从节点组成。主节点包含一个连接至主机处理器的A2B收发器,该收发器可以将音频、控制数据和I2C数据发送至A2B总线。从节点的复杂度各不相同(从具备强大处理能力的优质放大器到总线供电的麦克风节点),都包含A2B收发器,可连接各种器件,例如麦克风、数字信号处理器(DSP)、扬声器、传感器(例如加速度计),或者D类放大器。主从收发器器件支持多种其他特性,例如支持时分多路复用(TDM)和脉冲密度调制(PDM)麦克风输入。从A2B收发器衍生出来的简化产品具备各种级别的功能,例如端点从节点(不支持TDM)、简化型主节点(支持较短的电缆和更少的从节点数量),以及简化型端点从节点(支持较短电缆和更少的PDM输入)。

作为A2B master或者slave 节点的器件功能框图如下所示

A2B的应用场景

下图,是ADI公司给出的A2B音频总线在智能座舱中的应用:

在上图中,我们可以看到,位居中央的是ADI SHARC® 作为Audio Processor。它可以通过A2B总线连接分立的功放器件(Distributed Amplifier);也可以通过A2B连接AM/FM, DAB, HD Radio等收音机模块;还可以通过A2B菊花链方式,连接麦克风阵列。目前车载音响系统中,使用A2B总线连接Amplifier功放和麦克风阵列的案例较为普遍。还有一些应用场景是ANC/RNC的ECU box,以及头枕音响系统等等。

采用A2B总线有利于简化远程音频节点的布线。例如本来通过屏蔽电缆传输的单向模拟信号,可以变为菊花链方式双向高保真数字音频传输。

传统的采用模拟音频线的音响系统

替换A2B之后的数字音频系统

二、收音机

车载收音机已经成为汽车座舱的标配,早在1952 年,德国公司 Blaupunkt 生产了第一台用于汽车的 FM 收音机。一年之后,Becker Audiosound 生产一款 AM/FM 组合收音机。仅仅在20年以前,汽车内收听电台曾经司机用户唯一可用的娱乐系统。

车载收音机与消费电子级别收音机的区别,主要在于以下几点:

2.1 模拟收音机

传统的车载收音机通过天线接收无线电信号,然后由调谐模块(Tuner)进行信号调谐,信道过滤,信道均衡多路改善,信号解调等,转为数字信号后再交给DSP进行立体声解码,噪声抑制,弱信号处理最后从车载音响系统进行播放。

目前汽车主流的收音机是超外差式收音机工作原理:输入信号和本机振荡信号产生一个固定中频信号的过程。 因为,它是比高频信号低,比低频信号又高的超音频信号,所以这种接收方式叫超外差式;

对于接收电路来说,要具有一定的通频带,其频率响应曲线不能是尖锐的山峰状,而必须是梯形。对于一个固定放大器,在某个固定频段实现带宽放大是可行的,但是要做到在整个频率范围内的带宽放大,就不是那么容易的事情了,至少不可能通过几个晶体管实现。于是就出现了这种固定频带的中频放大器,对于收音机来说AM固定在465KHZ,FM固定在10.7MHZ。

根据汽车所使用的国家地区的不同,作为入门级的模拟制式收音机,需要支持FM和AM两种调制方式,一般采用单Tuner单天线的方式实现。以NXP的TEF665x系列为例进行说明

它的特性主要有:

2.2 数字收音机

随着软件定义无线电(SDR)的发展,不少国家和地区都开发了数字音频广播技术。

根据数字收音机的技术发展,在不同的地区或者国家市场,需要支持不同的数字音频广播技术。同时,还需要考虑支持PD(Phase Diversity)技术和后台扫描技术,因此需要支持双Tuner和双天线。以NXP公司的SAF360x系列为例,简要说明数字广播收音机的特性

NXP通过采用Radion(SAF360x)+Mercury(SAF4000)双芯片架构,支持如下工作模式组合

  • AM+AM/FM BGS + DAB BGS
  • FM PD+FM BGS+DAB MRC BGS
  • DAB MRC+FM PD +FM BGS + DAB BGS
  • Seamless blending

2.3 SXM

在北美市场,消费者卫星收音和音频流媒体需求旺盛。一般来说,美国高端座舱系统必备SXM卫星收音模块。SXM(SiriusXM) 是一家美国卫星广播公司,它总部位于曼哈顿市中心,提供在美国运营卫星广播音乐流媒体在线广播服务。它是由Sirius卫星广播和XM卫星广播于2008年合并为SiriusXM。

如果智能座舱希望搭载SXM模块,那么需要考虑如下几点:

参考资料

  1. 音频信号类型及协议基础知识 – sheldon_blogs – 博客园
  2. 面向中国市场的车载收音机解决方.PDF-原创力文档
  3. 车载收音机基础(41页)-原创力文档
  4. 基于DSP的无线电调谐器单芯片 | NXP 半导体
  5. SAF360x | NXP 半导体

原文地址:https://blog.csdn.net/joanna_xiao/article/details/134483820

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任

如若转载,请注明出处:http://www.7code.cn/show_46592.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系代码007邮箱suwngjj01@126.com进行投诉反馈,一经查实,立即删除

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注