车载娱乐信息系统用A2B汽车音频总线
[摘要]
    A2B (Automotive Audio Bus)简称汽车音频总线,是一种具有高带宽、双向传输、数字音频总线,由美国 ADI公司设计研发。第一代A2B总线支持多达11个节点(1个主节点,10个从节点),只需要一条普通双线UTP(非屏蔽双绞线)电缆,即可传输包括音频、控制信息、时钟数据及电压等数据信息,节点间距离最长达15米,整个菊花链长度为40米,自从ADI公司2014年推出以来,已经获得超过90%的车厂用于新车架构的开发,逐步成为新一代车载娱乐信息系统用音频数据总线的标准,并成为国内外包括新能源汽车在内的各大车厂新车型的主流配置。
详细介绍了以ADI音频处理技术为核心的A2B音频总线在车载娱乐信息系统中的应用及其主要特点:1)降低汽车的能耗,使续航里程更长;2)改变传统上音响为保证音质对线束要求高,布线成本高的弱点;3)传输延时非常低,这样可以带来非常好的声音处理表现,同时满足车规级要求。这些特点都源自于:A2B技术把传统音响数字化以后,高的双向传输速率,对应的线束拓扑成本很低,使线材重量减少,相应地布线更简单,延时缩短,提高了音
质,降低了成本。   
[关键词] A2B汽车音频总线,车载娱乐信息系统,数字音频总线 ,ADI音频处理技术
1引言
首先我们先了解汽车发展的背景,汽车制造商致力于使其下一代的汽车比前代汽车更安全、更智能且更节油。为此,需要在汽车中安装更多的ECU (电子控制单元),这会导致电子系统的数量不断增加、复杂度也越来越高,以便实现主动噪声消除、互联网连接和车内通信等新功能。随着ECU数量的不断增加,连接各种ECU所需的电缆的重量和成本也随之增加。增加的重量会反过来降低汽车的燃油效率,这一点让汽车制造商很苦恼。
汽车制造商必须在提供先进、功能丰富的娱乐信息系统和符合政府发布的燃油效率标准之间取得平衡。减轻现有电缆的重量可大幅提高燃油效率成为了必然的选择。塞弗
传统的汽车音频ECU一般通过单根模拟电缆或现有的数字总线架构连接,这两者都存在局限性,效率低、会产生不必要的费用。使用模拟接线的汽车音频系统需要专用且昂贵的屏蔽电缆,以用于各种音频信号或通道。在如今支持多通道(5.1或7.1)Dolby或DTS解码的高
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级音响系统中,所需电缆的数量迅速增加。而且,必要的模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)不仅会增加系统总成本,而且还可能使某些音频性能下降。
当代娱乐信息系统中已经广泛采用MOST®或以太网AVB等数字总线标准,这是因为这些标准能够大幅简化与模拟实施方案相关的接线复杂性。然而,MOST和以太网AVB虽然能够提高性能和灵活性,但会增加管理其相关软件协议堆栈的高价格微控制器,从而增加成本。此外,这些数字总线架构本身对节点之间延迟存在着不确定性。对于车厢内主动噪声消除等易受延迟影响的应用,这一点是不能被接受的,于是A2B技术应运而生。
基于ADI公司A2B和SHARC®音频处理器的音频解决方案不仅提供沉浸式座舱体验,而且支持可持续发展趋势,ADI的解决方案使音频系统能够连接到低延时总线架构中,不仅能保证音频的高保真度,还可在车内减轻多达50公斤的线缆和绝缘装置。
A2B总线和CAN总线有一定的相似之处,CAN 是控制器局域网的缩写。早期的车辆ECU(电子控制单元)通信为点对点通信,这种方式的缺点是线束多且复杂,并且可靠性低,物料成本高,重量大。但随着车辆功能越来越多,如果依然使用点对点布线,难度、成本都会相应的升高。CAN处理的是ECU和启停系统、驻车辅助系统和传感器之间通信,而A2上汽通用召回
B则是帮助车辆解决数字音频的难题。A2B总线可连接车辆中的音频设备,如MIC、功放(AMP)、多媒体主机(Head Unit)和T-BOX等,因此在车载娱乐信息系统中,A2B总线起到非常关键的作用。
2回顾A2B音频总线的发展应用历程
2016年,福特汽车公司已选中汽车音频总线TM (A2B)作为其首要信息络技术,并将在2016年投入生产的四个汽车平台上使用ADI公司的AD2410收发器——A2B产品组合中的首款产品。
30万左右的敞篷车
2019年,中国汽车制造商比亚迪宣布采用 ADI公司的汽车音频总线 (A2B®) 及SHARC® 数字信号处理器 (DSP),打造能效更高、更节能环保的汽车平台,提升驾乘人员的沉浸式车载音频信息娱乐体验。
2020年,现代汽车公司与ADI达成战略合作,计划推出汽车行业首个采用ADI汽车音频总线(A2B®)技术的全数字路噪降噪系统。此外,现代汽车公司还计划在其汽车产品的基础音频连接和信息娱乐系统中更广泛地采用ADI的A2B技术。
2021年,ADI与沃尔沃汽车公司宣布,沃尔沃汽车公司的首款纯电动SUV—沃尔沃XC40 Recharge采用ADI的集成电路提供电池管理系统(BMS)和汽车音频总线 (A2B)功能
目前国内众多小轿车、新能源汽车(包括比亚迪、长城、长安、上汽、吉利、蔚来空间、理想汽车等)在更新车型中逐步采用ADI公司的A2B汽车音频总线架构,部分应用A2B音频总线的新能源高配车型的音响喇叭更是多达20多个。
3车载娱乐信息系统传统模式连接方式与A2B音频总线的对比
    图一为车载娱乐信息系统传统模式的连接方式,主要以MOST®或以太网AVB等数字总线为主。该模式存在以下弊病:
1)汽车麦克风采用模拟连接方式,存在高延迟,及使用DAC和ADC;
2)新型应用,例如声学噪音抑制需要增加麦克风;
3)连接线过多。威驰座套
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图一 车载娱乐信息系统传统模式的连接方式
图二为车载娱乐信息系统A2B连接方式,该方式凸显以下优势:
1)电缆成本和线材需求双降;
2)更轻----续航里程更长,二氧化碳排放更少;
3)全数字连接----数据传输更可靠;
4)低延迟,音质有保证;
5)连接数量减至最低;
6)总线供电麦克风节点。
    A2B总线在节省音频连接成本和重量上也发挥积极作用,特别是在当前新能源汽车提高能效的竞争中具有积极意义。汽车音频系统的电缆在总电缆重量中占了很大比重,这是因为模拟线路要求从音频源到输出端(扬声器)都采用价格高昂的屏蔽电缆,而A2B音频数字总线则可以使用普通的UTP线缆,价格低廉且连接线束在数量及重量上大幅度减少。