Automotive Audio Bus A2B
Das A bis Z von A2B-Anwendungen
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Ein Bus nicht nur für Audiosignale
Die Fähigkeit des A2B-Busses, unkritische GPIO-Daten (General Purpose Input/Output) zu übertragen, lässt sich nun in verschiedenen Anwendungsfällen der Transportindustrie nutzen.
Beispielsweise könnten die Haltewunschtasten in Bussen über die GPIO-Datenübertragung des A2B angeschlossen werden – mit minimalem Aufwand. Sobald die A2B-Verbindung vom Master-Knoten während der Initialisierung konfiguriert ist, arbeiten die GPIOs ohne weiteren Eingriff des Hosts.
A2B ergänzt bestehende Übertragungstechniken
Außerhalb der Transportindustrie nutzen viele Standards, beispielsweise AES67, Techniken wie Ethernet und das Internetprotokoll (IP), um Audiodaten über größere Distanzen zu übertragen, von Heim- oder kleinen Studio-Installationen bis hin zu Stadien oder Installationen in Einkaufszentren. Die A2B-Technik steht nicht in direktem Wettbewerb zu Ethernet-basierten Techniken, die Audio über weite Strecken übertragen. Stattdessen kann A2B als komplementäre Technik betrachtet werden, die sich perfekt für den Anschluss von Peripheriegeräten wie Mikrofonen oder Lautsprechern an das Backbone-Netzwerk eignet (Bild 2).
Jobangebote+ passend zum Thema
Bei einer Stadioninstallation beispielsweise ist eine Ethernet-basierte Technik wie AES67 äußerst effektiv bei der Verteilung von Audioinhalten in den Hallenbereichen oder zwischen lokalen Zonen wie Suiten oder Restaurants. In lokalen Zonen bietet die A2B-Technik jedoch mehrere Vorteile zum Anschluss von Endgeräten. Der A2B-Transceiver verfügt über einen integrierten Netzwerk-Controller und PHY. Die UTP-Kabel und -Steckverbinder sind kostengünstig, leicht zu montieren und haben eine geringe Masse. Die A2B-Technik ist auch aus Sicht der Verarbeitung an Netzwerkknoten optimiert, es ist möglich einen Slave-Knoten ohne Mikrocontroller zu implementieren.
Software-Stack erlaubt einfache Slave-Knoten
Der A2B-Bus wurde von Grund auf für minimale Verarbeitungsanforderungen im gesamten Netzwerk konzipiert. Während der Systeminitialisierung muss der Transceiver am Master-A2B-Knoten das A2B-Netzwerk konfigurieren – eine Aufgabe, die beim Host-Controller liegt – als Host kann jeder IC/SoC mit I2C-Schnittstelle eingesetzt werden. Ein Referenz-Software-Stack für die Netzwerkkonfiguration ist von Analog Devices entweder in Embedded C oder Linux erhältlich (Bild 3).
Sobald das Netzwerk konfiguriert ist, wird nur eine einzige Verwaltungsfunktion der Software ausgeführt: eine Funktion zur Statusprüfungsstrategie, die für die Anwendung gewählt wurde. Dieser Ansatz hat Vorteile gegenüber anderen Techniken, bei denen ein komplizierter Stack in jedem an das Netzwerk angeschlossenen Knoten ausgeführt werden muss.
Durch den minimalen Verarbeitungsaufwand an den Knoten in Verbindung mit der Fähigkeit, die Stromversorgung ebenfalls über das Verbindungskabel bereitzustellen, eignet sich das A2B-Netzwerk hervorragend für Anwendungen mit stark vereinfachten Slave-Knoten. Mehrere Anwendungen in der Aufnahmestudio-Umgebung können die Möglichkeit für einfache Knoten mit Stromversorgung über den Bus nutzen, wie zum Beispiel Mikrofone in Gegensprechanlagen oder Tonabnehmer. Durch die Kombination von busgespeisten Knoten mit lokal gespeisten Knoten können Systementwickler komplexe Studiosysteme realisieren, das den digitalen Audiopfad der A2B-Technik mit 24 bit und 96 kHz nutzt. Die mit dem A2B-Bus mögliche Kabellänge ist ein weiteres Merkmal, das sich im Studio oder auf kleinen Bühnen vorteilhaft nutzen lässt. Diese Flexibilität könnten Entwickler nutzen, um für kleine Bühnen Geräte wie Mischpult, Monitore, Mikrofone, Equalizer oder Verstärker anzuschließen.
Einsatz in Mikrofonarrays
Die bei A2B mögliche Kabellänge bietet auch Vorteile bei Telekonferenzsystemen für Konferenzräume. An Telekonferenzsystem müssen zahlreiche Geräte wie Mikrofone, Lautsprecher und Stummschalttasten angeschlossen werden. Telekonferenzsysteme können ferner die ultraniedrige, deterministische Latenz nutzen, welche die A2B-Technik bei der Implementierung von Mikrofonarrays bietet.
Die Anzahl der in einem Array enthaltenen Mikrofone, die verfügbare Rechenleistung und die Latenzzeit im System beeinflussen die Leistungsfähigkeit mit der die Richtcharakteristik gesteuert wird. Die A2B-Technik ermöglicht einen synchronen Datenaustausch mit einer garantierten maximalen Latenz von weniger als 50 µs. Die GPIO-Unterstützung von A2B-Bussen lässt sich auch in einem Telekonferenzsystem nutzen, um Hilfssignale wie zum Beispiel Stummschaltungstasten sowie Anzeigen für Anrufe oder Stummschaltung zu übermitteln.
Robust und störfest
Die Konformität hinsichtlich der strengen EMV/EMI-Vorgaben (Elektromagnetische Verträglichkeit und Elektromagnetische Störaussendungen) im Automobilbereich erlaubt es, die A2B-Technik in Anwendungen einzusetzen, die eine robuste Übertragung von Audio- und unkritischen Daten in einer anspruchsvollen EMV-Umgebung erfordern.
Der A2B-Bus erfüllt die strengen EMV-Normen für den Automobilbereich, einschließlich Abstrahlung, Immunität und ESD, und eignet sich daher auch ideal für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt. Entwickler können hierfür Referenzdesigns nutzen und müssen lediglich grundlegende Entwicklungsrichtlinien beachten. Die A2B-Technik wird mit Referenzdesigns von Analog Devices und einer Reihe von Partnern unterstützt. Weitere Elemente des A2B-Wirtschaftsökosystems sind Muster, Dokumentationen und Evaluierungskits sowie Software, Designtools und Entwicklungsdienstleiter (Bild 4).
Werkzeug für A2B
Zusätzlich zum erwähnten Referenz-Software-Stack wird die A2B-Technik auch von dem branchenweit anerkannten Entwicklungswerkzeug SigmaStudio von Analog Devices unterstützt (Bild 5). SigmaStudio unterstützt alle Aspekte der A2B-Entwicklung – Netzwerkentwicklung durch Drag-&-Drop von A2B-Knoten und Geräten, Knotenkonfiguration, Analyse der Bitfehlerrate, Bandbreiten- und Leistungsberechnung. Das Entwicklungswerkzeug verwendet die Konfigurationsdaten und erzeugt generische .c- und .h-Dateien für die Einbindung in den Software-Stack.
Anbieter von Testgeräten wie Mentor, Total Phase und andere sind ebenfalls Teil des A2B-Wirtschaftsökosystems und bieten Produkte wie A2B-Analysatoren und Monitore an. Ein A2B-Analyzer kann entweder einen Master- oder einen Slave-Knoten in einem A2B-Netzwerk emulieren. Dies kann bei der Entwicklung und beim Prototyping eines A2B-Netzwerks hilfreich sein. Ein A2B-Monitor fungiert als passiver Knotenpunkt in einem A2B-Netzwerk und überwacht alle A2B-Audiosignale und Daten, die den Knotenpunkt durchlaufen.
Gleichzeitig wird die Ein- und Ausgabe von Audiosignalen ermöglicht. Diese Werkzeuge helfen und vereinfachen die Entwicklung. Sie beschleunigen auch die Fehlersuche und die Untersuchung von Problemen in allen Phasen eines Projekts. Für die A2B-Technik gibt es mehrere Entwicklungsdienstleister, die sich als Partner bei der Markteinführung von A2B-Entwicklungen bewährt haben. Sie bieten zahlreiche Dienstleistungen an, die von Hardware-Modulen bis hin zu maßgeschneiderter Hard- und Software-Entwicklungsunterstützung reichen.
Transceiver-ICs für A2B
Fünf Varianten von A2B-Transceivern wurden für breite Marktanwendungen freigegeben, zwei Master- und drei Slave-Bauteile. Eine Übersicht über die fünf Varianten zeigt Tabelle 1.
|
A2B-Tranceiver-IC |
AD2428 [3] | AD2427 [4] | AD2426 [5] | AD2429 [6] | AD2420 [7] |
|---|---|---|---|---|---|
| Produkt | Master | Slave | Endpunkt-Slave | Optimierter Master | Optimierter Endpunkt-Slave |
| Master-fähig | Ja | Nein | Nein | Ja | Nein |
| Funtionale TRX-Blöcke | A + B | A + B | A | B | A |
| I2S/TDM-Unterstützung | Ja | Nein | Nein | Ja | Nein |
| PDM-Mikrofoneingänge | 4 | 4 | 4 | 4 | 2 |
| Anzahl unterstützter Slaves | Bis zu 10 | N/A | N/A | Bis zu 2 | N/A |
| Maximale Kabellänge zwischen Knoten |
15 m | 15 m | 15 m | 5 m | 5 m |
Tabelle 1. A2B-Transceiver-ICs, die universell in vielen Branchen eingesetzt werden können.
Der A2B-Bus wird durch zahlreiche Evaluierungsmodule mit verschiedenen Varianten von A2B-Bauteilen von Analog Devices unterstützt (Tabelle 2).
| A2B-Evaluierungsboard | Beschreibung |
|---|---|
| EVAL-AD2428WB1BZ [8] | Bus-gespeistes Slave-Modul unterstützt I2S/TDM mit zwei PDM-Mikrofonen |
| EVAL-AD2428WC1BZ [9] | Bus-gespeistes Slave-Modul mit vier PDM-Mikrofonen; keine Unterstützung für I2S/TDM |
| EVAL-AD2428WD1BZ [10] | Master- und lokal-gespeistes Slave-Modul unterstützt I2S/TDM mit drei PDM-Mikrofonen |
| EVAL-AD2428WG1BZ [11] | Lokal-gespeistes Slave-Modul unterstützt I2S/TDM ohne PDM-Mikrofone |
| ADZS-AUDIOA2BAMP [2] | Enthält Klasse-D-Verstärker zum Treiben von Lautsprechern |
| ADZS-SC589-MINI [1] | Sharc-Audio-Module mit A2B-Transceiver und Audio-Prozessor ADSP-SC589 |
Tabelle 2. A2B-Evaluierungsmodule von Analog Devices, die für die Entwicklung von A2B-Systemen genutzt werden können.
Die Module werden durch weitere A2B-Module ergänzt, die im Rahmen von Entwicklungsdienstleitungen von Drittanbietern entstanden sind.
Literatur
[1] Sharc Audio Module (ADZS-SC589-MINI). The Sharc Audio Module (SAM) is an expandable hardware/software platform for audio applications. Analog Devices, Website, www.analog.com/en/design-center/evaluation-hardware-and-software/evaluation-boards-kits/sharc-audio-module.html.
[2] ADZS-AUDIOA2BAMP, A2B Class-D Amplifier Module. Analog Devices, Website, www.analog.com/en/design-center/evaluation-hardware-and-software/evaluation-boards-kits/ADZS-AUDIOA2BAMP.html.
[3] AD2428, A2B master/slave 4xPDM XCVR w I2S/TDM. Analog Devices, Website, www.analog.com/en/products/ad2428.html.
[4] AD2427, A2B mid-line slave 4xPDM XCVR. Analog Devices, Website, www.analog.com/en/products/ad2427.html.
[5] AD2426, A2B last-in-line slave 4xPDM XCVR. Analog Devices, Website, www.analog.com/en/products/ad2426.html.
[6] AD2429, A2B master 4xPDM XCVR w I2S/TDM. Analog Devices, Website, www.analog.com/en/products/ad2429.html.
[7] AD2420, A2B last-in-line slave 2xPDM XCVR. Analog Devices, Website, www.analog.com/en/products/ad2420.html.
[8] EVAL-AD2428WB1BZ, Bus-powered A2B slave node (I2S/TDM, 2 PDM mics). Analog Devices, Website, www.analog.com/en/design-center/evaluation-hardware-and-software/evaluation-boards-kits/EVAL-AD2428WB1BZ.html#eb-overview.
[9] EVAL-AD2428WC1BZ, Bus-powered A2B slave node (no I2S/TDM, 4 PDM mics). Analog Devices, Website, www.analog.com/en/design-center/evaluation-hardware-and-software/evaluation-boards-kits/EVAL-AD2428WC1BZ.html.
[10] EVAL-AD2428WD1BZ, A2B master or local-power slave node (I2S/TDM, 3 PDM mics). Analog Devices, Website, www.analog.com/en/design-center/evaluation-hardware-and-software/evaluation-boards-kits/EVAL-AD2428WD1BZ.htm.
[11] EVAL-AD2428WG1BZ, Local-power A2B slave node (I2S/TDM, no PDM mics). Analog Devices, Website, www.analog.com/en/design-center/evaluation-hardware-and-software/evaluation-boards-kits/EVAL-AD2428WG1BZ.html.
[12] A2B Audio Bus: An easier, simpler solution for audio designs. Analog Devices, Website, analog.com/a2b.
Der Autor
Joe Triggs
ist Applications Manager für die Automotive Connectivity and Sensing (ACS) Group in der Automotive Business Unit von Analog Devices. Die ACS Group unterstützt C2B, A2B und die Innen-Sensortechniken von Analog Devices, wie zum Beispiel Hands-on-Erkennung und Time of Flight.
Joe Triggs erwarb 2002 seinen Bachelorabschluss (B.Eng.) am University College of Cork, bevor er 2004 seinen M.Eng. an der Universität Limerick abschloss. Seinen M.B.A. schloss er 2012 an der Kemmy Business School der Universität Limerick ab.
joe.triggs@analog.com
- Das A bis Z von A2B-Anwendungen
- Ein Bus nicht nur für Audiosignale
Lesen Sie mehr zum Thema
Das könnte Sie auch interessieren
