Systemy audio najnowszej generacji samochodów muszą nie tylko zapewniać dźwięk wysokiej jakości, ale także oferować inne zaawansowane funkcje, które można zintegrować z siecią multimedialną samochodu, a które jednocześnie pozwalają ograniczyć zużycie energii do minimum. Mikrokontrolery, pamięci, procesory DSP (do cyfrowego przetwarzanie sygnałów) znajdują coraz więcej zastosowań w tym sektorze. Nowe rozwiązania będą musiały szybko i łatwo dostosować się do nowych trendów, oferując krótszy czas wprowadzenia produktu na rynek i niższy całkowity koszt.
Technologia magistrali dla samochodowego audio
Producenci samochodów starają się zmniejszyć złożoność i wagę systemów audio . Znaczne zmniejszenie masy pomaga zmniejszyć zużycie paliwa. Firma Analog Devices (ADI) pomaga rozwiązać te problemy za pomocą interfejsu Automotive Audio Bus (A2B). Firma twierdzi, że jej technologia cyfrowej magistrali audio zapewnia wysokiej jakości dźwięk w samochodach, znacznie zmniejszając jednocześnie ciężar istniejącego okablowania. Magistrala łączy szeregowo zdalne czujniki o różnych zastosowaniach. Technologia A2B może również zasilać inne urządzenia, zmniejszając, a może nawet eliminując potrzebę instalowania lokalnych zasilaczy, co dodatkowo zmniejsza całkowity koszt systemu.
ADI gwarantuje również zmniejszenie rozmiaru złączy, zastępując obecne okablowanie oparte na wielu przewodach jednym wspólnym przewodem - skrętką UTP (nieekranowaną). Magistrala zawiera jeden nadrzędny węzeł i do 10 węzłów podrzędnych, posiada ona bardzo uproszczony proces wykrywania elementów w sieci i oferuje deterministyczne opóźnienie wynoszące zaledwie dwa cykle zegarowe, niezależnie od położenia węzła w sieci.
SHARC: Przetwarzanie dźwięku w czasie rzeczywistym
Aplikacje oparte na przetwarzaniu sygnału w czasie rzeczywistym wymagają dużej mocy obliczeniowej przy niskim opóźnieniu, co wymaga zastosowania dedykowanej platformy do cyfrowego przetwarzania sygnału. Doprowadziło to do wprowadzenia procesorów DSP z architekturą wielordzeniową. DSP jest dedykowany do przetwarzania danych, pozostawiając mikroprocesorowi kontrolę magistrali i łączności w systemie. Moc obliczeniowa jest dodatkowo zwiększana przez zastosowanie sprzętowych akceleratorów, takich jak filtry cyfrowe FFT (szybka transformata Fouriera), FIR (o skończonej odpowiedź impulsowa) i IIR (o odpowiedzi nieskończonej).
Struktura sprzętu musi odpowiednio utrzymywać przepływ danych poza procesorem, gwarantując szybki i łatwy dostęp do pamięci dzięki dostosowaniu systemu ochrony danych. System zawiera zabezpieczenia, które chronią przed nielegalnym przeprogramowaniem, a także chronią przesyłane dane. Procesor posiada algorytmy diagnostyki i mechanizmy wykrywania i korygowania błędów transmisji. Układy DSP SHARC (architektura Super Harvard) urządzeń analogowych są szczególnie odpowiednie do przetwarzania dźwięku w czasie rzeczywistym z niskim opóźnieniem, przy wysokiej niezawodności wymaganej do zastosowań motoryzacyjnych.
Najnowsza seria procesorów audio firmy Analog Devices znacznie poprawiła jakość dźwięku. Procesory dźwięku z rodziny ADSP-2156x (układy ADSP-21562/21563/21565/21566/21567/21569) są specjalnie zaprojektowane do aplikacji wymagających deterministycznego przetwarzania dźwięku w czasie rzeczywistym z małymi opóźnieniami, oferując m. in syntezę dźwięków 3D czy utrzymanie w pojeździe tzw. osobistych stref audio, a także aktywne usuwanie hałasu samochodu i drogi (ANC/RNC). Jednordzeniowe, 32-bitowe / 40-bitowe / 64-bitowe procesory zmiennoprzecinkowe z architekturą SHARC+, osiągają prędkości taktowania do 1 GHz i łączą elastyczne systemy audio z różnymi opcjami pamięci układów. Nowe dodatki obejmują ulepszenia pamięci podręcznej i przewidywanie gałęzi w aplikacjach wielowątkowych, przy jednoczesnym zachowaniu zgodności zestawu instrukcji z poprzednimi produktami SHARC (patrz rysunek 1 oraz 2).
Rys.1. Schemat blokowy procesora DSP.
Rys.2. Schemat blokowy układu z rodziny ADSP-2156x.
Układy te są dostępne w obudowach CSP BGA z 400 kulkami (17 mm x 17 mm, raster 0,8 mm) i 120-pinowych obudowach LQFP (14 mm x 14 mm) zarówno w z parametrami do przemysłu motoryzacyjnego, jak i konsumenckiego. Rodzina ADSP-2156x wyposażona jest w dużą wbudowaną pamięć SRAM o pojemności do 1,6 MB, co zwiększa wydajność przetwarzania dźwięku i eliminuje potrzebę stosowania zewnętrznej pamięci RAM. Sprzętowe akceleratory filtrów FIR i IIR na chipie oferują znaczącą dodatkową moc przetwarzania przy jednoczesnym zmniejszeniu ogólnych kosztów systemu. Wydajny moduł DMA z innowacyjnymi cyfrowymi interfejsami audio i wewnętrznymi magistralami eliminuje wąskie gardła w przetwarzaniu. Łączność DDR3/L (tylko w BGA) oferuje łatwą rozbudowę aplikacji przy mniejszym wysiłku projektowym, jeśli zachodzi taka konieczność.
"Nasze procesory dźwięku SHARC są wyposażone w zaawansowane funkcje bezpieczeństwa, aby zapobiec nieautoryzowanemu dostępowi do adresów IP naszych klientów. Dzięki temu nasi klienci mogą wprowadzać swoje innowacje i wyróżniać się z wykorzystaniem swoich rozwiązań. W miarę jak pojazdy stają się coraz bardziej inteligentne i łączą się z innymi, bezpieczeństwo staje na pierwszym planie w projektowaniu produktów nowej generacji" powiedział Andrew Lanfear, dyrektor tej linii produktów w ADI.
"Dzięki nowej rodzinie procesorów dźwięku SHARC ADSP-2156x nadal zapewniamy naszym klientom skalowalność wydajności, aby tworzyć zoptymalizowane pod względem kosztów rozwiązania systemowe dla wysoce deterministycznych aplikacji do przetwarzania dźwięku w czasie rzeczywistym dla branży motoryzacyjnej, konsumenckiej i profesjonalnej. Niektóre zastosowania w motoryzacji obejmują aktywną eliminację hałasu drogowego, interfejs głosowe w kabinie, komunikację w samochodzie, osobiste strefy audio czy syntezę dźwięku silnika i dźwiękowy system ostrzegawczy dla pojazdu elektrycznego. Ostatecznym celem jest zapewnienie pasażerom pojazdu wciągającego dźwięku 3D i ciszyw kabinie, a także zwiększenie bezpieczeństwa kierowcy i pieszego" dodaje Jignesh Sonchhatra, kierownik ds. Linii produktów Automotive Audio Processing w Analog Devices.
Firma Analog Device zaprojektowała płytkę deweloperską ADZS-21569-EZKIT (na zdjęciu u góry po prawej stronie) z całym niezbędnym sprzętem do testowania rodziny ADSP-2156x. Płytka ewaluacyjna została zaprojektowana do współpracy z narzędziami programistycznymi CrossCore Embedded Studio (CCES), pomagającymi w opracowywaniu i debugowaniu zaawansowanych aplikacji (patrz rysunek 3). Jest ona wyposażony w 12 złączy RCA, czterokanałowy ADC ADAU1979, 12-kanałowy przetwornik DAC ADAU1962A o rozdzielczości 24 bity, a także poczwórny mikrofon ADAU1977 z ADC z diagnostyką i transceiver AD2428 do Automotive Audio Bus (A2B).
Rys.3. Przykładowy system audio, realizowany na płytce deweloperskiej ADZS-21569-EZKIT.
Wymagania dotyczące przetwarzania dźwięku w czasie rzeczywistym z niskimi opóźnieniami są bardzo wysokie. Potrzeba procesorów o wysokim stopniu przetwarzania cyfrowego jest krytyczna, aby zaspokoić stale rosnące wymagania przemysłu motoryzacyjnego. Autonomiczny samochód przyszłości będzie nie tylko czujnikami i kamerami umożliwiającymi mu jazdę, ale będzie także wykorzystywany jako system kina domowego, sala konferencyjna i mobilne centrum rozrywki. Każda z tych aplikacji zależy od wyjątkowego dźwięku. Firmy motoryzacyjne będą musiały zintegrować zaawansowane cyfrowe algorytmy audio i wydajne procesory DSP, aby zapewnić wysoką jakość przetwarzania w czasie rzeczywistym.
Źródło: https://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1335153#
Cool? Ranking DIY
