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The A to Z of A2B Applications 作者：Joe Triggs，ADI公司應用經(jīng)理 縱觀(guān)歷史，會(huì )發(fā)現許多汽車(chē)行業(yè)利用相鄰和互補市場(chǎng)技術(shù)實(shí)現轉化的示例；工業(yè)、消費電子和醫療健康行業(yè)只是其中幾個(gè)。從引進(jìn)采礦業(yè)的傳輸系統來(lái)實(shí)現汽車(chē)大規模生產(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多年前首次運用微控制器功能以來(lái)持續迅速發(fā)展），這種汽車(chē)行業(yè)借用技術(shù)轉化并充分發(fā)揮其優(yōu)勢的例子不勝枚舉�，F在，汽車(chē)行業(yè)也在回饋一項可以簡(jiǎn)化各種應用中的音頻分配挑戰的技術(shù)。 A2B總線(xiàn)是一種高帶寬雙向數字總線(xiàn)，最初用于解決汽車(chē)應用中的音頻分配挑戰�，F有的汽車(chē)音頻網(wǎng)絡(luò )一般使用多個(gè)點(diǎn)對點(diǎn)模擬連接。A2B技術(shù)可以解決許多與點(diǎn)對點(diǎn)模擬連接相關(guān)的挑戰，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）電纜和連接器基礎結構在分布式多節點(diǎn)音頻系統中傳輸完全同步的音頻數據（I2S / TDM / PDM）和控制數據（I2C）。A2B技術(shù)支持點(diǎn)對點(diǎn)、菊花鏈和分支網(wǎng)絡(luò )拓撲。 每個(gè)網(wǎng)絡(luò )都由一個(gè)主節點(diǎn)和多達10個(gè)從節點(diǎn)組成。主節點(diǎn)包含一個(gè)連接至主機處理器的A2B收發(fā)器，該收發(fā)器可以將音頻、控制數據 (I2C數據) 發(fā)送至A2B總線(xiàn)。從節點(diǎn)的復雜度各不相同（從具備強大處理能力的優(yōu)質(zhì)放大器到總線(xiàn)供電的麥克風(fēng)節點(diǎn)），都可用A2B收發(fā)器連接，例如麥克風(fēng)、數字信號處理器(DSP)、揚聲器、傳感器（例如加速度計），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)分多路復用(TDM)和脈沖密度調制(PDM)麥克風(fēng)輸入。A2B收發(fā)器衍生出來(lái)的簡(jiǎn)化產(chǎn)品具備各種級別的功能，例如端點(diǎn)從節點(diǎn)（不支持TDM）、簡(jiǎn)化型主節點(diǎn)（支持較短的電纜和更少的從節點(diǎn)數量），以及簡(jiǎn)化型端點(diǎn)從節點(diǎn)（支持較短電纜和更少的PDM輸入）。 A2B技術(shù)最初只出現在部分汽車(chē)應用產(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)應用。 
圖1.A2B架構示例 適用于非公路和多用途車(chē)輛的Fritzmeier駕駛室系統配合Antretter & Huber的SMARTCOM系統，充分利用了A2B技術(shù)的可擴展特性。SMARTCOM系統配有麥克風(fēng)、有源揚聲器和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系統使用的A2B總線(xiàn)的主要功能包括：集成多達10個(gè)連接到主節點(diǎn)的從節點(diǎn)，以及支持雙向音頻傳輸。 載人車(chē)輛（例如公共汽車(chē)、飛機和火車(chē)）構成了運輸業(yè)的另一個(gè)重要領(lǐng)域，這些車(chē)輛現在也可以利用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)濟高效地輕型UTP電纜來(lái)實(shí)現分布式揚聲器的高效連接。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32個(gè)下游音頻（從主節點(diǎn)到從節點(diǎn)）和上游音頻（從從節點(diǎn)到主節點(diǎn)）通道，有助于在單個(gè)系統中分配包含不同音頻內容的多個(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)言的導游指南。 A2B總線(xiàn)可以遠距離傳輸不太關(guān)鍵的一般輸入/輸出(GPIO)數據，此功能現在也用于運輸業(yè)的多種用例中。例如，公共汽車(chē)和觀(guān)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)主節點(diǎn)配置A2B鏈路，GPIO就可以獨立運行，無(wú)需主機的進(jìn)一步干預。 在運輸業(yè)以外，許多標準（例如AES67）都利用以太網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)等技術(shù)在一定距離內傳輸音頻（從住宅或小型演播室到體育場(chǎng)或購物中心等應用環(huán)境）。對于許多基于以太網(wǎng)的遠距離傳輸音頻的技術(shù)來(lái)說(shuō) ，A2B技術(shù)并不會(huì )直接與其競爭。相反，A2B技術(shù)可以被視為一種互補技術(shù)，非常適合在主干網(wǎng)絡(luò )和外圍設備（例如麥克風(fēng)、揚聲器等）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)館內或在局部區域（例如套房或餐廳）之間部署音頻時(shí)極為高效。但是，在局部區域內，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。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)濟高效，且易于組裝，A2B器件支持的UTP電纜同樣經(jīng)濟高效、靈活輕巧。A2B技術(shù)也從節點(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)現從節點(diǎn)。 A2B總線(xiàn)設計的初衷，就是盡可能減少整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的處理要求。在系統初始化期間，A2B主節點(diǎn)上的收發(fā)器必須配置A2B網(wǎng)絡(luò )，這是主機控制器（可以是任何帶I2C接口的IC/SoC）應承擔的工作。 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 )的節點(diǎn)上執行復雜堆棧的技術(shù)相比，采用這種方法的A2B技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢。 A2B技術(shù)的最低節點(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)化從節點(diǎn)設計的應用。錄音棚環(huán)境中的幾種應用可以利用這種支持實(shí)現由總線(xiàn)供電的簡(jiǎn)單節點(diǎn)設計，例如對講揚聲器或拾音器。將總線(xiàn)供電節點(diǎn)和本地供電節點(diǎn)結合起來(lái)，系統設計人員可以利用A2B技術(shù)提供的24位、96 kHz數字音頻路徑創(chuàng )建復雜的錄音棚設計。A2B總線(xiàn)的電纜長(cháng)度是錄音棚或小舞臺環(huán)境可以利用的另一個(gè)特性。小舞臺環(huán)境可以利用這種靈活性來(lái)連接各種元件，例如調音臺、監控器、麥克風(fēng)、均衡器或放大器。
圖3.A2B軟件堆棧架構 A2B總線(xiàn)支持長(cháng)電纜長(cháng)度，如今以遠程會(huì )議系統為核心的會(huì )議室也可以利用A2B總線(xiàn)支持長(cháng)電纜長(cháng)度這一特性。遠程會(huì )議系統需要連接各種元件，例如麥克風(fēng)、揚聲器和靜音按鈕。在實(shí)現波束成形麥克風(fēng)解決方案時(shí)，遠程會(huì )議系統還可以利用A2B技術(shù)提供的超低確定性延遲特性。所涉及的麥克風(fēng)數量、可用的處理能力和系統中的延遲都會(huì )影響波束成形實(shí)現的有效性。A2B技術(shù)提供同步數據交換，保證最大延遲低于50 μs。A2B總線(xiàn)提供的GPIO支持也可用于遠程會(huì )議系統中，用于傳送任何輔助信號，例如靜音控制按鈕、呼叫中或靜音狀態(tài)指示器。
圖2.利用A2B實(shí)現邊緣連接 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，對于那些需要在具有挑戰性的EMC環(huán)境中安全傳輸音頻和非關(guān)鍵數據的應用來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)非常有吸引力的技術(shù)選項。A2B總線(xiàn)符合嚴格的汽車(chē)EMC標準，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用�？梢酝ㄟ^(guò)與基本設計準則保持一致，并遵循參考設計，來(lái)確保系統設計符合規相關(guān)標準要求。 這種參考設計是生態(tài)系統的重要組成，也是幫助客戶(hù)簡(jiǎn)化和加快設計過(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計都支持A2B技術(shù)。其他傳統生態(tài)系統要素還包括樣片、文檔和評估套件的可用性。此外，A2B生態(tài)系統還包括其他三大要素：軟件、設計工具和第三方設計合作伙伴。
圖4.A2B評估系統樣片 除了前面提到的參考軟件堆棧架構，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是一款設計工具，可以通過(guò)拖放A2B節點(diǎn)和輔助器件、節點(diǎn)配置、誤碼率分析、帶寬計算和功率計算來(lái)支持A2B設計過(guò)程-網(wǎng)絡(luò )設計的各個(gè)方面。SigmaStudio獲取配置數據，并生成通用的.c和.h文件，以集成到軟件堆棧中。
圖5.SigmaStudio網(wǎng)絡(luò )配置工具 測試設備供應商（包括Mentor和Total Phase等）也是A2B總線(xiàn)生態(tài)系統的組成部分，主要提供A2B分析儀和監控器等產(chǎn)品。A2B分析儀可以模擬A2B網(wǎng)絡(luò )中的主節點(diǎn)或從節點(diǎn)，這在設計和創(chuàng )建A2B網(wǎng)絡(luò )的原型時(shí)會(huì )很有幫助。A2B監控器可作為A2B網(wǎng)絡(luò )上的無(wú)源節點(diǎn)，用于監測通過(guò)該節點(diǎn)的所有A2B音頻和數據，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)間和降低設計復雜度。它們還可以在項目發(fā)布之前和之后加快調試和分析解決問(wèn)題。A2B技術(shù)擁有多家第三方設計服務(wù)合作伙伴，他們已多次將A2B設計成功推向市場(chǎng)。這些合作伙伴提供硬件模塊、定制硬件和軟件設計支持等一系列服務(wù)。 技術(shù)生態(tài)系統、EMI/EMC可靠性、電纜長(cháng)度支持和最低的處理成本等這些輔助因素，對于A(yíng)2B總線(xiàn)最重要的音頻和數據傳輸功能也是有力的補充。這些綜合優(yōu)勢使得A2B技術(shù)深受很多行業(yè)應用的青睞，例如運輸業(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)應用的A2B器件 [tr] [/tr]
A2B總線(xiàn)由ADI提供的一系列產(chǎn)品評估板提供支持，涵蓋各類(lèi)A2B器件。第三方設計服務(wù)團隊提供的其他A2B板進(jìn)一步實(shí)施補充。 表2.面向廣泛市場(chǎng)應用的A2B評估板
如需了解A2B產(chǎn)品，以及更多與A2B應用相關(guān)的信息，請訪(fǎng)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)品部的應用經(jīng)理。ACS部負責提供C2B、A2B和ADI駕駛座艙傳感技術(shù)支持，如方向盤(pán)握姿-檢測和ToF技術(shù)。他于2002年獲得國立科克大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位，之后繼續深造，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。 |
