基于實時信號處理的實時音頻處理系統(tǒng)

隨著電子技術和智能傳感器的出現(xiàn)，汽車工業(yè)發(fā)生了深刻的變化，與之相比，有可能制造出比前幾代汽車更安全，更智能，耗油更少的車輛。音頻系統(tǒng)正在成為汽車中的關鍵設計元素，它提供了新的多媒體體驗。

最新一代汽車的音頻系統(tǒng)不僅必須產生高質量的聲音，而且還必須提供與汽車多媒體集成的先進功能，以將功耗降至最低。微控制器，存儲器，DSP（數(shù)字信號處理）等新設備正在該領域找到越來越多的應用。

新解決方案將必須快速，輕松地適應新趨勢，從而縮短產品上市時間并降低總體成本。消費者將在需要高度定制的全新體驗中看到收益。

汽車音頻總線技術

應對當今汽車設計的挑戰(zhàn)，使我們消除了復雜性和重量，提供了先進且功能豐富的信息娛樂體驗。音頻在信息娛樂，噪聲控制，聲音設計和通信中起著重要作用。

ADI公司正在通過汽車音頻總線?（A2B）數(shù)字音頻總線技術幫助解決這一挑戰(zhàn)，該技術可為汽車提供高保真音頻，從而大大減輕了現(xiàn)有布線的重量，從而降低了油耗。總線以菊花鏈順序連接了多個用于不同應用的遠程傳感器。阿2乙技術還可以將電力提供給其它設備，消除了對本地電源的需要，并進一步降低總系統(tǒng)成本。

它還保證了連接器尺寸的減小，并使用普通的雙絞線電纜（也稱為UTP，非屏蔽雙絞線）代替了基于多種電纜的當前接線。該總線包括一個主節(jié)點和最多10個從節(jié)點，一個非常簡化的發(fā)現(xiàn)過程以及僅兩個時鐘周期的確定性等待時間，與節(jié)點在網(wǎng)絡中的位置無關。

SHARC：實時音頻處理

基于實時信號處理的應用需要高計算能力和低延遲，因此需要使用數(shù)字信號處理。新一代的微電子資源已經看到了具有集成微處理器的多核架構的新型DSP。這樣，DSP可以排他地控制數(shù)據(jù)處理，委托微處理器來控制總線和連接性。通過使用諸如FFT（快速傅立葉變換）和FIR（有限沖激響應）和IIR（無限沖激響應）數(shù)字濾波器之類的硬件加速器，可以進一步提高計算能力。

硬件結構必須適當?shù)貙?shù)據(jù)流保持在處理器外部，以確保在適應數(shù)據(jù)保護系統(tǒng)的情況下快速，輕松地訪問內存。

該系統(tǒng)具有高效的安全性，可避免非法重新編程并確保數(shù)據(jù)保護。具有診斷程序以及用于檢測和糾正錯誤的機制的處理器有助于構建健壯而可靠的系統(tǒng)。因此，即使在最極端的條件下，不僅必需的計算能力，而且是嵌入式系統(tǒng)中集成的條件。ADI公司的SHARC（超級哈佛架構）DSP特別適合具有汽車應用所需的魯棒性和可靠性的低延遲實時音頻處理。

ADI公司最新的音頻處理器系列極大地改善了音質，為汽車和消費/專業(yè)音頻應用提供了更好的音頻體驗。在ADSP-2156x音頻處理器（ADSP-21562 / 21563/21565/21566/21567/21569）專為要求確定性的實時音頻處理和低延遲的應用而設計，包括沉浸式3D聲音和個人音頻區(qū)域，主動消除汽車噪聲和道路噪聲（ANC） / RNC）。具有SHARC +架構的單核32位/ 40位/ 64位浮點處理器，最高速度可達1 GHz，并將靈活的音頻連接與不同的芯片存儲器選項結合在一起。新增加的功能包括改進緩存和分支預測，同時保持與以前的SHARC產品的指令集兼容性（圖1和圖2）。

圖1：處理器框圖

圖2：ADSP-2156x框圖

該器件具有CSP_BGA選項，可用于汽車級和消費級的400球形（17 mm x 17 mm，間距0.8 mm）和120導體LQFP封裝（14 mm x 14 mm）。它們提供了靈活性，并允許在整個工作溫度范圍內進行高效熱緊湊設計。ADSP-2156x系列具有高達1.6 MB的大型片上SRAM，從而提高了音頻處理性能，并且無需外部存儲器即可通過單芯片LQFP封裝變體來優(yōu)化系統(tǒng)成本。片上硬件FIR和IIR濾波器加速器提供了顯著的額外處理能力，同時降低了總體系統(tǒng)成本。具有創(chuàng)新的數(shù)字音頻接口和內部總線的高效DMA消除了處理瓶頸。

“我們的SHARC音頻處理器具備強大的安全功能，可防止未經授權訪問客戶的IP。這使我們的客戶能夠通過他們的解決方案進行創(chuàng)新和差異化。隨著汽車變得越來越智能，互聯(lián)程度越來越高，安全性已成為設計我們的下一代產品的最前沿?！币纛l處理和連接產品線總監(jiān)安德魯·蘭弗爾（Andrew Lanfear）說道。

“借助新的ADSP-2156x SHARC音頻處理器系列，我們將繼續(xù)為客戶提供性能可擴展性，以為汽車，消費類和專業(yè)音頻中的高確定性和低延遲實時音頻處理應用構建系統(tǒng)成本優(yōu)化的解決方案。一些汽車應用包括主動和道路噪聲消除（ANC / RNC），車內語音UI，車內通信，個人音頻區(qū)域，發(fā)動機聲音合成，電動汽車警告聲音系統(tǒng)。最終目標是為乘員提供身臨其境的3D音頻和安靜的車內體驗，并提高駕駛員和行人的安全性，”汽車音頻處理產品線經理Jignesh Sonchhatra說道。

ADI公司設計了一款ADZS-21569-EZKIT開發(fā)板，其中包含所有必需的硬件，以評估ADSP-2156x系列。該評估板旨在與CrossCore?Embedded Studio（CCES）開發(fā)工具一起使用，以幫助開發(fā)和調試高級應用程序代碼（圖3和圖4）。它配備有12個RCA連接器，ADAU1979四通道ADC，ADAU1962A 12通道。24位DAC，具有診斷功能的ADAU1977四路麥克風ADC和AD2428汽車音頻總線（A2B）收發(fā)器。

編輯：hfy