Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Używanie interfejsów A2B w nowoczesnym sprzęcie konferencyjnym audio

ghost666 28 Aug 2020 10:37 1209 0
IGE-XAO
  • Używanie interfejsów A2B w nowoczesnym sprzęcie konferencyjnym audio
    Rys.1. Schemat bloku
    funkcjonalnego A²B.
    Jedną z głównych problemów w budowie instalacji instalacji audio w nowoczesnej sali konferencyjnej jest potrzeba podłączenia różnych urządzeń wejścia/wyjścia do głównej konsoli audio. Odbywa się to zwykle przy użyciu indywidualnych, ekranowanych kabli do połączeń punkt-punkt dla każdego węzła. Jest to sposób nieporęczny, który wymaga dodatkowo niezależnych zasilaczy dla każdego urządzenia. Oprócz tego, że są to problematyczne i kosztowne połączenia, kable te przenoszą również analogowe sygnały audio, które podlegają znacznej degradacji podczas przesyłu kablami, szczególnie w instalacjach o dużej rozległości lub przy wyborze tańszych opcji kablowych.

    Transceivery samochodowego systemu magistrali audio A²B obsługują wielokanałowy dźwięk cyfrowy przesyłany za pośrednictwem pojedynczej nieekranowanej skrętki (UTP). Wiele węzłów nadawczo-odbiorczych może być połączonych łańcuchowo ze sobą, a oprócz przesyłania dźwięku cyfrowego o wysokiej jakości, magistrala A²B może transportować zasilanie zdalnych węzłów zasilanych z magistrali. Rysunek 1 przedstawia schemat bloku funkcjonalnego transceivera A²B.

    Chociaż technologia interfejsu A²B została zaprojektowana głównie w celu rozwiązania problemu okablowania audio w zastosowaniach motoryzacyjnych, z pewnością ma ona bardziej ogólne aplikacje z potencjalnie bardzo szerokim spektrum zastosowań w systemach audio. Jednym z takich potencjalnych zastosowań technologii A²B poza samochodami są systemy konferencyjne w niewielkich pomieszczeniach. W nowoczesnym systemie konferencyjnym, w ciasnych salach istnieje potrzeba rozmieszczenia wielu mikrofonów, a czasem także wielu głośników, w całym pomieszczeniu w celu zaimplementowania szeregu funkcji DSP, takich jak formowanie wiązki, redukcja szumów akustycznych lub eliminacja echa. Innym możliwym zastosowaniem byłyby publiczne audytoria, zgromadzenia i miejsca wymagające np. symultanicznego tłumaczenia w czasie rzeczywistym. Tym, co naprawdę ogranicza zastosowanie A²B w pomieszczeniach o większej pojemności, jest maksymalna całkowita długość kabla w jednej magistrali, która jest ograniczona do 40 metrów.

    Używanie interfejsów A2B w nowoczesnym sprzęcie konferencyjnym audio
    Rys.2. Tradycyjna instalacja audio
    w sali konferencyjnej.
    W takich zastosowaniach transceivery A²B mogą być używane do uproszczenia okablowania odległych węzłów audio, zapewniając jednocześnie doskonałą metodę transportu sygnału cyfrowego z opcjonalną dystrybucją zasilania. Wcześniejszą metodą łączenia tych zdalnych węzłów audio, jak pokazano na rysunku 2, było użycie ekranowanych kabli przesyłających pojedynczy sygnał analogowy w jednym kierunku, przy czym zasilanie było dostarczane oddzielnie za pomocą zasilacza prądu stałego po dodatkowym kabli. W międzyczasie pojedyncza skrętka wykorzystująca A²B może przesyłać do 32 kanałów w dwóch kierunkach - do 32 cyfrowych kanałów audio o wysokiej jakości plus zasilanie w jednej magistrali, jak pokazano na rysunku 3; gdy używane dane są 16-bitowe, łączna liczba kanałów na magistrali jest ograniczona do łącznie 50 kanałów. Prawdopodobnie funkcje te przyniosłyby ogromne korzyści, gdyby zostały wdrożone w systemach konferencyjnych poprzez uproszczenie okablowania i dodanie możliwości przesyłania dwukierunkowego cyfrowego sygnału audio o wysokiej jakości w porównaniu z tradycyjnymi metodami analogowymi.

    Używanie interfejsów A2B w nowoczesnym sprzęcie konferencyjnym audio
    Rys.3. Wykorzystanie A²B w instalacji
    audio w sali konferencyjnej.
    Transceiver A²B łączy wielokanałowe dane przesyłane synchronicznie między układami scalonymi z wykorzystaniem interfejsu I²S, z modulacją impulsowo-kodową (PCM). Pozwala to na przesyłanie sygnału na odległość do 15 metrów między węzłami i do 40 metrów całkowitej długości wszystkich węzłów. Rozszerza również synchroniczny, multipleksowany z podziałem czasu (TDM) charakter I²S na cały system, który łączy wiele węzłów, gdzie każdy węzeł może przyjmować dane, dostarczać je lub jedno i drugie. Dane te mogą zawierać, oprócz treści audio, także funkcje sterujące, na przykład obsługę GPIO w chipie transceivera A²B (w typowych układach tego typu znajduje się do 7 linii GPIO). Linie te mogą być podłączone np. do diod LED, co pozwala na zdalną kontrolę nad tymi diodami przez hosta systemu w celu wskazania na żywo aktywnego lub nieaktywny (wyciszonego) mikrofonu.

    Używanie interfejsów A2B w nowoczesnym sprzęcie konferencyjnym audio
    Rys.4. Uproszczony system A²B
    z czterema węzłami (węzeł nadrzędny
    i trzy węzły podrzędne).
    Magistrala A²B jest systemem typu single-master, multi-slave, w którym układ nadawczo-odbiorczy w kontrolerze hosta jest urządzeniem nadrzędnym. Węzeł główny generuje sygnały zegarowy, synchronizacji i ramkowania dla wszystkich węzłów podrzędnych. Główny układ A²B jest programowalny przez magistralę sterującą (I²C) w celu konfiguracji i odczytu. Rozszerzenie szyny sterującej jest osadzone w strumieniu danych A²B, umożliwiając bezpośredni dostęp do rejestrów i informacji o statusie nadajników-odbiorników podrzędnych, a także komunikację I²C-I²C na odległość. Mechanizm wykrywania jest używany, gdy system jest zasilany, w którym każdy węzeł jest rozpoznawany i tworzone jest wymaganie dotyczące struktury TDM. Wszystkie węzły podrzędne są wykrywane sekwencyjnie od zerowego do ostatniego dostępnego urządzenia w systemie. Po wykryciu wszystkich węzłów podrzędnych, każdy węzeł jest następnie inicjowany do synchronicznej wymiany danych. Rysunek 4 przedstawia prosty przykład systemu A²B z czterema węzłami. Program hosta rejestruje się w każdym z węzłów w celu sterowania ruchem danych na szynie A²B. W tym przykładzie dane z mikrofonów cyfrowych i przetworników ADC w węzłach podrzędnych 0 i N są dostarczane do węzła nadrzędnego, podczas gdy dane głośników z węzła głównego są jednocześnie dostarczane do przetwornika cyfrowo-analogowego w węźle podrzędnym 1. Jak pokazano w tym przykładzie, transceiver A²B również zawiera wielokanałowy interfejs PDM do bezpośredniego podłączenia macierzy mikrofonów z modulacją gęstości impulsu.

    Liczbę kanałów audio na węzeł podrzędny można indywidualnie programować z maksymalnie 32 kanałów wysyłających i do 32 kanałów pobieranych. Rozmiary pakietów danych, wynoszące 8, 12, 16, 20, 24, 28 lub 32 bity, mogą być zmieniane do dopasowania długości słów danych I²S/TDM, ale ten sam rozmiar pakietu musi być używany dla wszystkich węzłów. Upstream i Downstream mogą wybrać różne rozmiary pakietów. Dodatkowo 12-, 16- lub 20-bitowe rozmiary pakietów mogą opcjonalnie przenosić skompresowane dane przez magistralę A²B dla 16-, 20- lub 24-bitowych słów I²S/TDM. Częstotliwość próbkowania audio (fSYNCM) można ustawić w zakresie od 44,1 kHz do 48 kHz, przy czym wszystkie węzły próbkują dane synchronicznie. Węzły podrzędne obsługują częstotliwości próbkowania (fS) 1 × (48 kHz), 2 × (96 kHz) lub 4 × (192 kHz), które można indywidualnie skonfigurować dla każdego urządzenia podrzędnego. W celu obsługi częstotliwości próbkowania 2× i 4× w węzłach podrzędnych, węzeł główny musi wykorzystywać (analogicznie) 2× lub 4× ilość kanałów danych I²S/TDM na swoim interfejsie 1 × fSYNCM do hosta. Transceivery A²B oferują również niezawodne wykrywanie błędów danych sterujących i danych stanu z 16-bitowym kontrolą CRC. Inną ważną funkcją dostępną w transceiverach A²B jest diagnostyka usterek, w której układ taki może wykryć zwarcie przewodu A²B do wysokiego napięcia, zwarcie do masy, zwarcie przewodów ze sobą, odwrócenie przewodów lub przerwę w połączeniu.

    Używanie interfejsów A2B w nowoczesnym sprzęcie konferencyjnym audio
    Rys.5. Model zasilania prądem
    stałym dla systemu z urządzeniami
    podrzędnymi zasilanymi lokalnie
    i z magistrali.
    W systemie zasilanym z magistrali pobór prądu zasilania peryferyjnego ma bezpośredni wpływ na inne węzły w systemie. Ważne jest, aby pozostać w granicach pakietu termicznego i nie przekraczać limitów specyfikacji IVSSN i VIN w żadnym z węzłów magistrali A²B (300 mA/100 mA przy granicy 1,2 Ω IVSSN dla wewnętrznego przełącznika, w zależności od modelu transceivera, oraz maksymalne napięcie wejściowe VIN równe 9 V na jego stabilizatorze wejściowym). Karta katalogowa dla transceivera A²B zawiera obszerne przykłady obliczeń związanych z bilansowaniem mocy, a rysunek 5 przedstawia model systemu zasilanego z magistrali.

    Podczas gdy prymitywny kabel 2-żyłowy jest wystarczający do działania A²B, to właściwy dobór kabli i złączy umożliwi spełnienie bardziej rygorystycznych wymagań testów EMC, powszechnie spotykanych w branży. Konieczny jest odpowiedni dobór kabli, aby zapewnić dobre parametry elektryczne poza typowymi zakresami emisji widmowych, tak, aby nie występowały zakłócenia w paśmie akustycznym czy częstotliwościach wykorzystywanych w komunikacji systemu.

    Szeroki wybór płytek ewaluacyjnych umożliwia projektantom pełne przetestowanie i ocenę wydajności urządzeń A²B przed podjęciem decyzji o implementacji ich w danym projekcie. W artykule źródłowym przedstawiono kilka przykładów dostępnych modułów.

    Źródło: https://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/using-a2b-for-audio-conferencing-systems.html

    Cool? Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    ghost666
    Translator, editor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 wrote 10673 posts with rating 8999, helped 157 times. Live in city Warszawa. Been with us since 2003 year.
  • IGE-XAO