摘要：隨著汽車音頻鏈路中的節(jié)點數(shù)的提高，傳統(tǒng)音頻鏈路連接方式會給汽車帶來增重、布線難、電磁兼容不達標(biāo)等問題。ADI推出的A²B是一種僅需要使用一組非屏蔽雙絞線就可以雙向傳輸32個通道音頻數(shù)據(jù)的新型汽車數(shù)字音頻總線，同時也具有幻象供電、遠距離故障診斷等特性，因此可以解決多音頻節(jié)點下的增重、布線難、電磁兼容不容易達標(biāo)等傳統(tǒng)汽車音頻總線所面臨問題。本文通過比較傳統(tǒng)音頻鏈路連接方式和A2B音頻鏈路連接方式的區(qū)別，介紹了A2B的主要特性，提供了使用A²B的汽車音頻鏈路系統(tǒng)連接方案，并且詳細介紹了在汽車音頻鏈路系統(tǒng)中，如何使用A²B來實現(xiàn)遠距離故障診斷。

　　車載娛樂系統(tǒng)對于音頻信號的處理需求日益提升，例如藍牙通話的回音消除和背景消噪，針對發(fā)動機和路噪的艙內(nèi)主動降噪，多通道高保真音樂等，從而導(dǎo)致車上的音頻節(jié)點數(shù)量和音頻數(shù)據(jù)量急劇增加。采用傳統(tǒng)的模擬音頻線連接多個音頻節(jié)點的方式，會直接增加大量線纜，增加整車重量，同時也增加了車載娛樂系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本。

1 傳統(tǒng)模擬音頻傳輸系統(tǒng)的鏈路

　　在帶有主動降噪的汽車音頻系統(tǒng)里通常包含藍牙通話麥克風(fēng)、主動降噪麥克風(fēng)、車機以及車載功放等多個音頻節(jié)點。以一輛5座乘用車為例，前排座位上各需要一個誤差麥克風(fēng)，后排座位上需要2個誤差麥克風(fēng)，外加一組由3個麥克風(fēng)陣列組成的藍牙通話麥克風(fēng)，7個麥克風(fēng)分布于5個節(jié)點。再加車機、車載功放和有源低音喇叭之間的多聲道音頻傳輸，這輛乘用車上一共有8個音頻節(jié)點、十幾個音頻數(shù)據(jù)通道，如圖1。采用傳統(tǒng)的模擬音頻線纜進行連接，將會需要十幾束模擬音頻線纜。這將大幅增加整車布線的復(fù)雜度以及車身重量。

2 使用A²B技術(shù)的音頻傳輸系統(tǒng)鏈路

　　A²BTM(Automotive Audio Bus)是ADI針對車載應(yīng)用推出的數(shù)字音頻總線，只需要使用一束非屏蔽雙絞線就可以雙向傳輸32個通道的音頻數(shù)據(jù)，還可以實現(xiàn)遠程I²C控制和對多節(jié)點進行故障診斷，還能對各個節(jié)點提供最大50mA左右的幻象供電的能力。A²B最大支持9個節(jié)點(1個主節(jié)點和8個從節(jié)點)，采用菊花鏈形式連接，節(jié)點之間最大支持10米線纜，整條鏈路上支持最大40米距離的線纜，且第一個節(jié)點和第九個節(jié)點之間的音頻數(shù)據(jù)傳遞延遲最大只有50μs。

　　基于A²BTM的特性，上述5座乘用車的音頻鏈路可以精簡為圖2的鏈路，僅需要1束非屏蔽雙絞線就可以將8個音頻節(jié)點連接起來，在保證節(jié)點間音頻數(shù)據(jù)傳遞實時性的前提下，極大降低了整車布線的復(fù)雜度和車身重量，也使得整車更容易通過EMC/EMI測試。

　　同時，由于A²BTM還能實現(xiàn)遠程I²C控制，因此在各個音頻節(jié)點上，可以省去MCU以及CAN等控制接口。在使用幻象供電的情況下，部分節(jié)點也不需要使用電源芯片。從而為各個音頻節(jié)點做了瘦身處理，降低了系統(tǒng)成本。

　　因此，A²BTM技術(shù)的推出可以幫助車廠解決傳統(tǒng)模擬音頻傳輸鏈路在多音頻節(jié)點中所帶來的一系列難題。

3 A2B故障診斷系統(tǒng)

　　在車載應(yīng)用中，故障診斷能力至關(guān)重要。傳統(tǒng)模擬音頻線的鏈路中，需要在每個節(jié)點中嵌入處理器進行故障診斷，再經(jīng)CAN等總線傳遞到主機端。在A²B音頻鏈路中，由于A²B可以實現(xiàn)遠端故障診斷數(shù)據(jù)的傳輸，因此可以代替CAN來完成診斷功能。A²B的故障診斷不僅包括自身的線診斷而且包括對各節(jié)點上器件的故障診斷。

3.1 線故障診斷

　　線故障診斷包括對地短路、對汽車電源短路、開路、反接等。A2B在初始化期間會對整條鏈路上進行線故障診斷，同時也會在初始化完成后，正常工作中進行線故障診斷。

　　當(dāng)初始化完成后，在整個音頻系統(tǒng)運行過程中，如果遇見線故障，中斷信息會經(jīng)A²B總線上傳至主節(jié)電。主節(jié)點的處理器在接收到中斷信息后，可以通過讀取A²B的中斷類型寄存器，獲得相應(yīng)的故障代碼，從而作對應(yīng)的故障操作。

3.2 節(jié)點上輸入輸出器件的故障診斷

　　音頻節(jié)點上有麥克風(fēng)、ADC、DAC、Codec等輸入輸出音頻器件，需要對麥克風(fēng)或者各類輸入輸出器件做相應(yīng)的故障診斷和工作狀態(tài)調(diào)整。最常見的兩種故障診斷模式為GPIO查詢式以及PWM脈寬調(diào)制信號。

　　(1)GPIO查詢式故障診斷

　　當(dāng)節(jié)點上的輸入輸出器件發(fā)生故障時，會發(fā)一個中斷信號給A²B收發(fā)器，通過A²B總線傳輸給主節(jié)點，主節(jié)點上的A²B收發(fā)器會發(fā)出一個中斷信號給處理器,處理器收到中斷信號后，查詢A²B故障寄存器，判斷是由哪個節(jié)點發(fā)出的中斷請求，從而對該節(jié)點發(fā)出I²C命令獲得故障代碼，如圖4所示。

　　(2)PWM脈寬調(diào)制信號式故障診斷

　　部分ClassAB/D類功放芯片的故障信號采用實時的PWM形式波形傳輸，由處理器根據(jù)PWM信號的不同占空比來判斷各種故障信息。面對這類故障傳輸模式，由于A2B收發(fā)器擁有2組I2S/TDM接收口，所以僅需把PWM故障診斷信號接到該節(jié)點上的A²B收發(fā)器的一組I2S/TDM接口上，同時將主節(jié)點上A2B收發(fā)器對應(yīng)的I2S/TDM接口接到處理器的PWM接口即可。在主節(jié)點處理器收到相應(yīng)的PWM波形判斷故障后，再通過A²B總線發(fā)送相應(yīng)的I2C指令給節(jié)點上的功放器件，調(diào)整功放器件的工作狀態(tài)，比如鉗位關(guān)斷。需要注意的是，在多節(jié)點的音頻鏈路中，整個音頻鏈路上所對應(yīng)的該組I2S/TDM接口都不能掛接其他音頻信號，僅可以作為PWM類型的診斷信號連接。這種A2B的特殊用法保障了節(jié)點上傳中斷信息的實時性，且省去了在節(jié)點處安裝處理器專門用于故障診斷和控制。