A2B總線協(xié)議測試解決方案

一、引言

隨著汽車采用新的信息娛樂技術(shù)和先進(jìn)的駕駛輔助系統(tǒng)（攝像頭、微波雷達(dá)、激光雷達(dá)等），以及采用多種傳感器測量不同數(shù)據(jù)（穩(wěn)定性、速度、加速度等），汽車內(nèi)部的電子系統(tǒng)數(shù)量增加，復(fù)雜性也達(dá)到了新高度。給通信總線也帶來了巨大挑戰(zhàn)。

許多不同子系統(tǒng)使用的各種總線都包含非常復(fù)雜（且昂貴）的電纜。對(duì)于汽車應(yīng)用，尺寸和重量是新的挑戰(zhàn)，因?yàn)橐獫M足新的環(huán)境法規(guī)就意味著需要開發(fā)能夠（例如）降低CO2排放量的新系統(tǒng)。在這種情況下，就不太容易滿足高帶寬、低延遲，確定性、耐用且便宜的通信總線需求了。

汽車音頻系統(tǒng)的電纜在總電纜重量中占了很大比重，這是因?yàn)?a href="http://srfitnesspt.com/analog/" target="_blank">模擬線路要求從音頻源到端（揚(yáng)聲器）都采用價(jià)格高昂的屏蔽電纜。此外，主動(dòng)降噪(ANC)和路噪消減(RNC)系統(tǒng)需要在車內(nèi)安裝多個(gè)麥克風(fēng)，這為音頻網(wǎng)絡(luò)增加了許多輸入節(jié)點(diǎn)。

圖1傳統(tǒng)汽車音頻系統(tǒng)實(shí)際布線

傳統(tǒng)汽車音頻系統(tǒng)實(shí)際布線面臨的壓力顯而易見：

麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器數(shù)量激增

減輕重量，增加MPG（Miles Per Gallon）

降低噪聲（ANC和RNC）

控制成本

降低復(fù)雜性——提高可靠性

針對(duì)以上問題，ADI（Analog Devices, Inc.）公司推出了A2B（Automotive AudioBus）車載音頻總線。

二、概述

A2B（Automotive Audio Bus）車載音頻總線是由業(yè)界認(rèn)可的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和信號(hào)處理技術(shù)全球領(lǐng)先的供應(yīng)商ADI（Analog Devices, Inc.）公司推出的車載音頻傳輸總線協(xié)議。

A2B支持串聯(lián)拓?fù)?，即單個(gè)主機(jī)最多連接10個(gè)菊花鏈形式的從機(jī)。A2B針對(duì)音頻應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，速度為50Mbps。通過使用非屏蔽雙絞線(UTP)，大幅簡化連接，線束的總重量減少高達(dá)75%。節(jié)點(diǎn)之間的距離可達(dá)15米，最大網(wǎng)絡(luò)長度為40米。同時(shí)支持通過UTP線纜供電，非常適合數(shù)字麥克風(fēng)。

圖2A2B音頻走線

由于A2B有著減少電纜成本和重量，支持總線供電（麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器和傳感器），低時(shí)延（＜50μs）和高確定性——非常適合ANC，50Mbps雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎T多優(yōu)點(diǎn)，使其成為眾多車廠在新車音頻架構(gòu)中的首選。并且目前已有超過90%的車廠將A2B用于新車架構(gòu)的開發(fā)。

而車載音頻設(shè)備的測試也隨著A2B車載音頻總線的普及有了新的變化。北京度緯科技有限公司針對(duì)使用A2B協(xié)議的車載音頻部件測試提供了以下兩種不同的的解決方案。

三、測試方案

3.1 ABTEC的A2B測試解決方案

在上文中提到A2B總線的鏈路結(jié)構(gòu)是由單個(gè)主機(jī)（Master）與最多10個(gè)從機(jī)（Slave）組成。本方案是通過使用ABTEC音頻分析儀上的A2B音頻總線接口選件模塊，將音頻分析儀作為主機(jī)或從機(jī)接入被測鏈路進(jìn)行測試，不同連接測試方式如下圖所示。

測試系統(tǒng)主要包括：音頻分析儀+A2B音頻總線接口選件模塊、人工嘴（麥克風(fēng)測試）、控制電腦以及被測物。

主機(jī)接入測試：

圖3 麥克風(fēng)陣列測試鏈路

圖4 車載功放測試鏈路

進(jìn)行麥克風(fēng)測試時(shí)，音頻分析儀輸出測試音頻到校準(zhǔn)后的麥克風(fēng)，麥克風(fēng)將采集到的音頻通過A2B模塊上的MASTER接口再輸入到音頻分析儀進(jìn)行分析。

進(jìn)行功放測試時(shí)，通過A2B模塊上的MASTER接口輸出測試音頻到被測物，經(jīng)過被測物后再將信號(hào)輸入給音頻分析儀進(jìn)行分析。

從機(jī)接入測試：

圖5 從機(jī)接入測試鏈路

當(dāng)音頻分析儀作為從機(jī)接入鏈路進(jìn)行測試時(shí)，通過使用A2B模塊上的SLAVE接口接收來自被測主機(jī)的信號(hào)即可進(jìn)行分析。

使用上述方法進(jìn)行A2B總線的測試，相較于其他測試方法，其最大的優(yōu)點(diǎn)在于僅用一臺(tái)設(shè)備即可完成鏈路的搭建與測試，簡化了硬件連接步驟與測試操作步驟，同時(shí)還降低了測試成本。

3.2傳統(tǒng)A2B測試解決方案

麥克風(fēng)測試方案：

圖6 A2B麥克風(fēng)測試連接圖

說明：A2B麥克風(fēng)測試系統(tǒng)主要包括：音頻分析儀、A2B分析儀、人工嘴、控制電腦和被測麥克風(fēng)。

音頻分析儀輸出測試音頻至校準(zhǔn)后的人工嘴。被測麥克風(fēng)采集人工嘴發(fā)出的測試音頻，通過A2B線纜傳輸至A2B分析儀。控制主機(jī)打開A2B分析軟件和音頻分析軟件，兩軟件通過ASIO進(jìn)行數(shù)據(jù)交互?？刂浦鳈C(jī)通過兩根USB線纜分別連接A2B分析儀和音頻分析儀，將從A2B分析儀獲得的音頻信號(hào)進(jìn)行分析處理。

揚(yáng)聲器測試方案：

圖7 A2B揚(yáng)聲器測試連接圖

說明：A2B揚(yáng)聲器測試系統(tǒng)主要包括：音頻分析儀、A2B分析儀、測試麥克風(fēng)、控制電腦和被測揚(yáng)聲器（包括音頻輸出節(jié)點(diǎn)）。

控制主機(jī)打開A2B分析軟件和音頻分析軟件，兩軟件通過ASIO進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。控制主機(jī)通過兩根USB線纜分別連接A2B分析儀和音頻分析儀。控制主機(jī)將測試音頻傳送至A2B分析儀。A2B分析儀通過A2B線纜將測試音頻傳送至車載音頻輸出節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)將測試音頻通過模擬輸出接口傳送至被測車載揚(yáng)聲器。最終測試麥克風(fēng)將音頻信號(hào)采集后傳送至音頻分析儀進(jìn)行音頻分析處理。

此種測試方案需要額外使用一臺(tái)A2B分析儀，在硬件連接與測試操作步驟上都較為復(fù)雜，成本也相對(duì)較高一些。

四、核心測試設(shè)備以及模塊介紹

4.1 核心測試設(shè)備A5

北京度緯科技有限公司銷售的A5音頻分析儀，是一款具備高性能、多接口類型、多測試功能于一體的專業(yè)音頻分析儀。支持一系列測試插件拓展，支持各種數(shù)字音頻接口（BT/I2S/HDMI/PDM等），是消費(fèi)類音頻和汽車電子等音視頻產(chǎn)品研發(fā)階段的首選測試設(shè)備。

4.2 A2B測試模塊

A5-A2B模塊接口具有獨(dú)立的Master與Salve，可提供與待測品的直接連接，同時(shí)還為輔助測試提供一個(gè)額外的電源輸入接口。該接口結(jié)合功能強(qiáng)大的音頻測試軟件ATC，可實(shí)現(xiàn)A2B系統(tǒng)和組件的閉環(huán)多通道音頻測試，如汽車車機(jī)、汽車功放、汽車麥克風(fēng)及其他相關(guān)的消費(fèi)類產(chǎn)品。

主要特點(diǎn)：

（1）A2B系統(tǒng)和組件的多通道音頻測試

最高支持32通道的音頻流輸入與輸出

（2）Master特性

可支持10個(gè)節(jié)點(diǎn)，并可獨(dú)立訪問各節(jié)點(diǎn)的I2C和GPIO

總線負(fù)載能力8V@500mA

下行音頻流可達(dá)32通道，THD+N≤-186dB

對(duì)已連接的節(jié)點(diǎn)可進(jìn)行掃頻測試

（3）Slave特性

靈活的配置，可作為輸入或者輸出接入A2B網(wǎng)絡(luò)

可高達(dá)32通道的音頻輸出

獨(dú)立的Master和Slave，可同時(shí)使用

（4）支持外部電源輸入（DC 12V）

審核編輯：湯梓紅