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Automotive Audio Bus A2B

Das A bis Z von A2B-Anwendungen

21. April 2021, 06:00 Uhr   |  Joe Triggs

Das A bis Z von A2B-Anwendungen
© gonin – shutterstock.com

Der digitale Automotive Audio Bus A2B für Audiosignale eignet sich für zahlreiche Audio-Anwendungen – auch außerhalb des Automobils.

Ursprünglich für den Einsatz im Automobil entwickelt, eignet sich der digitale Bus für Audiosignale A2B auch für andere Audio-Anwendungen. Er verbindet Robustheit, Störfestigkeit und niedrige Latenz mit hoher Signalqualität, einfacher Anwendung und niedrigen Kosten.

Von den Anfängen bis heute transferiert die Automobilindustrie Techniken aus benachbarten und komplementären Märkten wie Industrie, Unterhaltung und Gesundheitswesen. Angefangen bei der Revolution der Massenproduktion von Fahrzeugen über die Einführung von Fördersystemen der Bergbauindustrie bis zur Nutzung von Mikroprozessoren in Motorsteuerungsgeräten (ECU, Engine Control Unit) hat sich die Automobilbranche in rasantem Tempo entwickelt. Jetzt gibt die Automobilindustrie eine Technik zurück in andere Märkte, die verspricht, die Herausforderungen der Audiosignalverteilung in einer Vielzahl von Anwendungen zu vereinfachen.

Der Automotive Audio Bus (A2B) ist ein bidirektionaler, digitaler Bus mit hoher Datenübertragungsrate, der ursprünglich zur Verteilung von Audiodaten in Automobilanwendungen konzipiert wurde. Bisherige Automobil-Audionetzwerke umfassen in der Regel mehrere analoge Punkt-zu-Punkt-Verbindungen. Die A2B-Technik adressiert viele der Herausforderungen, die für analoge Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zutreffen – Kabelgewicht, Kabelkosten, Kabelführung sowie die Zuverlässigkeit von Mehrfachverbindungen. Die A2B-Technik ermöglicht die Übertragung von vollständig synchronisierten Audiodaten – I2S (Inter-IC Sound), TDM (Time-Division Multiplexing), PDM (Pulse Density Modulation) – und Steuerdaten (I2C, Inter-Integrated Circuit) in einem verteilten Audiosystem mit mehreren Knoten über eine ungeschirmte, verdrillte Zweidrahtleitung (UTP, Unshielded Twisted Pair).

50 Mbit/s für 32 bidirektionale Audiokanäle

Bis zu 32 Audiokanäle werden auf dem Bus sowohl in Sende- (Upstream) als auch in Empfangsrichtung (Downstream) unterstützt, was eine Gesamtdatenrate von 50 Mbit/s ergibt. Die A2B-Technik eignet sich für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, Serienschaltungen (Daisy-Chain) und Zweigstellen-Netzwerke (Branch).

A2B-Netzwerk
© Analog Devices

Bild 1. Beispiel für ein A2B-Netzwerk mit einem Master und mehreren Slaves in Serienschaltung.

Jedes A2B-Netzwerk besteht aus einem Master-Knoten und bis zu zehn Slave-Knoten (Bild 1). Ein Master-Knoten enthält einen mit einem Host-Prozessor verbundenen A2B-Transceiver, der Audio-, Steuer- und I2C-Daten auf den A2B-Bus sendet. Slave-Knoten, deren Komplexität von Premium-Verstärkern mit beträchtlicher Rechenleistung bis hin zu busgespeisten Mikrofonknoten variiert, enthalten A2B-Transceiver mit Schnittstellen zu Einheiten wie Mikrofonen, digitale Signalprozessoren (DSPs), Lautsprecher, Sensoren – zum Beispiel Beschleunigungsaufnehmer – oder Klasse-D-Verstärker.

Master- und Slave-Transceiver ermöglichen eine Vielzahl zusätzlicher Funktionen, wie zum Beispiel die Unterstützung von TDM- und PDM-Mikrofoneingänge. Es gibt vereinfachte Derivate der A2B-Transceiver mit zahlreichen Funktionen, wie beispielsweise einen Endpunkt-Slave (keine TDM-Unterstützung), einen vereinfachten Master (verringerte Unterstützung für Kabellängen und weniger Slaves) und einen vereinfachten Endpunkt-Slave (verringerte Unterstützung für Kabellängen, weniger PDM-Eingänge).

Nicht auf die Automobilbranche limitiert

Ursprünglich eine Produktlinie, die nur für Automobilanwendungen angeboten wurde, wurde die A2B-Technik 2019 vollständig für den breiten Markt freigegeben, was sie für eine Fülle von Anwendungen öffnet. Die Anwendungsfälle, in denen sich der A2B-Bus in der Automobilbranche bewährt hat, stehen in engem Zusammenhang mit vielen weitere Anwendungen in der Transportindustrie, für die es den A2B-Bus bisher nicht gab.

Ein Segment der Transportbranche, nämlich Bau- und Landwirtschaftsgeräte, durchläuft gerade eine rasante technische Entwicklung. Diese Maschinen sind die Arbeitsumgebung für ihre Bediener – Funktionen wie Freisprechtelefonie, die Einbindung mehrerer Mikrofone für eine einfachere Formung der Richtkeule, Notrufsysteme sowie Geräuschunterdrückung transformieren die Maschine in eine sicherere, komfortablere und vernetzte Arbeitsumgebung.

Die Cab-Systeme von Fritzmeier für Off-Highway Industrie- und Nutzfahrzeuge und das Audio-/Radiosystem Smartcom von Antretter & Huber nutzen z.B. die Skalierbarkeit der A2B-Technik. Das Smartcom-System enthält Mikrofone, Aktivlautsprecher und ein prozessorgesteuertes FM/DAB-Radiomodul. Es wurde im Hinblick auf die einfache Integration von Modulen von Drittanbietern entwickelt. Zu den Hauptmerkmalen des A2B-Busses, den das Smartcom-System nutzt, gehören die Möglichkeit der Integration von bis zu zehn Slave-Knoten, die an einen Master-Knoten angeschlossen sind, und die Unterstützung von bidirektionalem Audiodatenverkehr.

Personentransportmittel wie Busse, Flugzeuge und Züge sind ein weiteres wichtiges Segment, in dem nun die Möglichkeiten der A2B-Technik genutzt werden können. Die Verbindung verteilter Audiokomponenten in den genannten Fahrzeugen bietet Anwendungsfälle für A2B-Geräte, wie z.B. die Verbindung verteilter Lautsprecher mit kostengünstigen und leichten UTP-Kabeln. Darüber hinaus gibt es jedoch noch viele weitere Anwendungsfälle.

Die Unterstützung eines A2B-Geräts für bis zu 32 Kanäle – vom Master- zu den Slave-Knoten und umgekehrt – im Netzwerk erleichtert die Verteilung mehrerer Kanäle mit unterschiedlichem Audioinhalt in einem System. Diese Funktion könnte in einem Reisebus genutzt werden, um Musik verschiedener Genres bereitzustellen oder Erläuterungen zur Reise in verschiedenen Sprachen anzubieten.

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1. Das A bis Z von A2B-Anwendungen
2. Ein Bus nicht nur für Audiosignale

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