A2B和E2B技術(shù)如何在汽車中的物理世界與數(shù)字世界之間架起橋梁

個(gè)性化、自動(dòng)化、連接和電氣化等汽車大趨勢(shì)推動(dòng)著新特性和應(yīng)用的快速采用，從而極大地增強(qiáng)我們的駕駛體驗(yàn)。ADI公司結(jié)合了深厚的市場專業(yè)知識(shí)，并與行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者就領(lǐng)先的連接技術(shù)進(jìn)行協(xié)作，以提供汽車連接解決方案——A2B(汽車音頻總線)、E2B(以太網(wǎng)到邊緣)等。

ADI特推出《ADI汽車連接解決方案》在線培訓(xùn)課程，課程將聚焦于ADI公司的汽車連接解決方案。概述它們?nèi)绾卧谄囍械奈锢硎澜缗c數(shù)字世界之間架起橋梁。

A2B技術(shù)

A2B起源于大約10年前，通過與汽車OEM(原始設(shè)備制造商)的討論，ADI了解到與許多新興布線密集型應(yīng)用相關(guān)的成本、重量和復(fù)雜性是OEM客戶的痛點(diǎn)。這些痛點(diǎn)很有可能會(huì)阻擋汽車差異化應(yīng)用的廣泛部署，例如汽車通信中的路噪降噪和其他高價(jià)值應(yīng)用。

意識(shí)到這些痛點(diǎn)后，ADI公司著手開發(fā)一種低延遲數(shù)字總線，坦率地說，相比于當(dāng)時(shí)可用的傳統(tǒng)數(shù)字總線標(biāo)準(zhǔn)，也就是MOST或以太網(wǎng)技術(shù)，它應(yīng)該非常簡單且易于使用。同時(shí)，我們的目標(biāo)是與其他傳統(tǒng)模擬布線拓?fù)湎啾?，降低總體布線成本。

發(fā)端于這些早期討論的A2B技術(shù)基本上是一種高帶寬、單主節(jié)點(diǎn)、多子節(jié)點(diǎn)的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。它能夠通過非常具有性價(jià)比的低成本UTP電纜傳輸音頻、受控?cái)?shù)據(jù)以及電源。所有的A2B器件都提供50 Mbps的帶寬。最新器件在單條A2B總線上支持多達(dá)17個(gè)節(jié)點(diǎn)。這提供了一種可擴(kuò)展性，使得A2B能夠真正解決入門級(jí)到高檔汽車系統(tǒng)的問題。

同步性和行業(yè)領(lǐng)先的低延遲確實(shí)是A2B價(jià)值主張的基本要素，這與現(xiàn)有的數(shù)字總線標(biāo)準(zhǔn)非常不同。它對(duì)于新興應(yīng)用非常重要，例如主動(dòng)降噪、路噪降噪以及其他語音和聲學(xué)應(yīng)用。設(shè)計(jì)的簡單性也是A2B技術(shù)的標(biāo)志，更少的系統(tǒng)成本也是A2B技術(shù)的關(guān)鍵要素和目標(biāo)。這要?dú)w因于A2B連接的子節(jié)點(diǎn)實(shí)際上不需要任何智能，從而進(jìn)一步降低了總系統(tǒng)成本。

總線供電能力是A2B價(jià)值主張的另一個(gè)關(guān)鍵要素。在A2B產(chǎn)品開發(fā)的早期，我們更專注于為傳感器節(jié)點(diǎn)(如麥克風(fēng)和加速度計(jì))提供較低功率，大約2.5 W的總線電源。最新一代A2B收發(fā)器，即AD243X系列，將其大幅增加到50 W。此功能為大量新的使用場景和應(yīng)用創(chuàng)造了可能性，其中可以100%不再需要本地電源和接地連接。通過這個(gè)潛在的價(jià)值主張，可以看到它顯然在非常廣泛的汽車制造領(lǐng)域產(chǎn)生了很好的共鳴。大家可以在過去幾年發(fā)布的公告中看到這一點(diǎn)。現(xiàn)在ADI已將超過4000萬的A2B器件交付到生產(chǎn)車輛中。35家原始設(shè)備制造商在非常廣泛的ECU(電子控制單元)和傳感器連接應(yīng)用中采用了A2B。因此，現(xiàn)在可以說，幾乎每家主要的一級(jí)信息娛樂系統(tǒng)供應(yīng)商都在交付A2B系統(tǒng)，或者在積極設(shè)計(jì)A2B。

可以看到，ADI 實(shí)際上一直針對(duì)兩類不同的應(yīng)用。第一個(gè)是ECU連接，其真正目標(biāo)是提供一種簡單易用的方案來替代現(xiàn)有的數(shù)字總線標(biāo)準(zhǔn)。第二個(gè)廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域是傳感器連接，其目標(biāo)是為加速度計(jì)和麥克風(fēng)等數(shù)字傳感器提供低成本且無縫的接口。對(duì)于這兩類應(yīng)用，ADI的策略非常不同，ECU連接通常需要A2B技術(shù)的完整性能和完整特性組合。而傳感器連接市場一般只需要這些特性的一個(gè)子集，并且在很大程度取決于總系統(tǒng)成本。

AD242X系列是ADI公司的第三代引腳兼容獨(dú)立收發(fā)器，實(shí)際上已經(jīng)生產(chǎn)了好幾年。其出貨量已有數(shù)百萬，現(xiàn)場故障率接近于零，居于行業(yè)領(lǐng)跑地位。圖中顯示的AD2428實(shí)際上是一款功能齊全的器件，但我們還提供了一些專門針對(duì)麥克風(fēng)連接應(yīng)用的簡化功能、低成本衍生產(chǎn)品。

第四代AD243X系列現(xiàn)已發(fā)布，它包含了多種數(shù)字增強(qiáng)功能以改善整體功能和設(shè)計(jì)體驗(yàn)。主要區(qū)別在于，AD243X系列能夠在單個(gè)A2B網(wǎng)絡(luò)上驅(qū)動(dòng)高達(dá)50 W的總線功率。這使得AD243X系列對(duì)于遠(yuǎn)程調(diào)諧器和個(gè)人音頻分區(qū)，或其他本地電源可能不易獲得的分布式音頻系統(tǒng)等新興應(yīng)用非常有吸引力。值得注意的是，50 W的總線功率能力完全達(dá)到了行業(yè)先鋒水平，任何其他競爭技術(shù)都無法提供。高速SPI接口是AD243X系列的一項(xiàng)新特性，適用于OTA軟件下載或數(shù)字無線電應(yīng)用的直接控制SPI連接調(diào)諧器。

AD243X系列由四個(gè)器件組成。與第三代器件類似，超集器件AD2435，它完全支持50 W的總線功率。AD2433是AD2428的功能升級(jí)版，應(yīng)該考慮用它來升級(jí)現(xiàn)有的基于AD2428設(shè)計(jì)的數(shù)字特性。類似于第三代A2B總線產(chǎn)品戰(zhàn)略，ADI提供了兩個(gè)特性精簡和成本降低的AD243X系列版本，專門針對(duì)麥克風(fēng)連接和陣列應(yīng)用。

因此，除了前面提到的趨勢(shì)之外，還有幾個(gè)高增長的應(yīng)用領(lǐng)域，它們影響了AD243X產(chǎn)品的開發(fā)過程。第一個(gè)是遠(yuǎn)程調(diào)諧器或智能天線的概念。它是指車輛的無線電功能實(shí)際上與傳統(tǒng)的音響主機(jī)分離，其物理位置非?？拷炀€。可以看到，這一架構(gòu)決策在相當(dāng)廣泛的OEM客戶中越來越受歡迎。從OEM角度看，真正的動(dòng)機(jī)是與傳統(tǒng)的音響主機(jī)設(shè)計(jì)相比，總開發(fā)成本得以降低，上市時(shí)間加快。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)可能非常復(fù)雜。因此，不是每次都為每個(gè)數(shù)字無線電標(biāo)準(zhǔn)或每個(gè)地理區(qū)域重新設(shè)計(jì)一種全新的音響主機(jī)，而是實(shí)現(xiàn)更簡單的遠(yuǎn)程調(diào)諧器設(shè)計(jì)。

當(dāng)然，A2B的基本價(jià)值主張，以前在天線和音響主機(jī)之間需要的所有那些昂貴的同軸電纜，現(xiàn)在都可以輕松地被更具成本效益的利用A2B連接拓?fù)涞姆瞧帘坞p絞線替換。此外個(gè)人音頻分區(qū)變得越來越普遍。這在電池續(xù)航時(shí)間至關(guān)重要的電動(dòng)汽車領(lǐng)域尤為明顯。將揚(yáng)聲器放置在更靠近聽者耳朵的位置，可以顯著降低總輸出功率，最終降低總功率需求。當(dāng)然，在電動(dòng)汽車領(lǐng)域，這對(duì)于延長電池續(xù)航時(shí)間和最終的車輛行駛里程非常重要。另一方面，從消費(fèi)者角度看，他們對(duì)個(gè)人分區(qū)域音頻很感興趣，因?yàn)檫@為每位乘客提供了從各種音頻輸入源中進(jìn)行選擇的靈活性。

現(xiàn)在重點(diǎn)介紹一下AD243X系列在這些應(yīng)用領(lǐng)域的一些特性和優(yōu)勢(shì)。50 W的總線電源非常適合這些新興應(yīng)用，完全能夠支持四組頭枕揚(yáng)聲器。另外，調(diào)諧器中也有總線電源分集。如前所述，單條AD243X總線可支持的節(jié)點(diǎn)數(shù)量已將其增加到17，這提供了可擴(kuò)展性，可解決優(yōu)質(zhì)細(xì)分市場的需求，可以看到這些市場在迅速采用A2B技術(shù)。

AD243X系列可與行業(yè)前沿的AM/FM和無線電調(diào)諧器無縫連接。這對(duì)于傳輸CD專輯音頻或元數(shù)據(jù)非常重要。最后，AD243X器件有一個(gè)非常新的特性，稱為自引導(dǎo)(Self-boot)。這一功能允許A2B網(wǎng)絡(luò)被發(fā)現(xiàn)，而無需任何處理器干預(yù)。因此，初始音頻可以大幅減少，因?yàn)椴槐氐却到y(tǒng)處理器啟動(dòng)。從AD243X的角度來看，這不僅僅是關(guān)于芯片。ADI公司提供了一套非常強(qiáng)大的硬件和軟件開發(fā)工具，可在開發(fā)的評(píng)估、設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試各階段提供全程幫助。在過去的幾十年里，Sigma Studio是ADI DSP系統(tǒng)開發(fā)的基石，數(shù)以千計(jì)的基于Sharc的設(shè)計(jì)充分利用了這個(gè)強(qiáng)大的工具套件。

Sigma Studio Plus環(huán)境是這個(gè)久經(jīng)考驗(yàn)的開發(fā)環(huán)境的自然演變，現(xiàn)在完全支持所有四代A2B收發(fā)器。A2B總線分析器是工具組合中的全新產(chǎn)品，旨在協(xié)助系統(tǒng)級(jí)調(diào)試和開發(fā)。您可以通過兩種不同方式使用A2B總線分析器。它可用于主動(dòng)模擬標(biāo)準(zhǔn)或高功率主節(jié)點(diǎn)或子節(jié)點(diǎn)。當(dāng)您可能沒有構(gòu)成完整系統(tǒng)的所有ECU時(shí)，這會(huì)非常有用。分析器還可用作被動(dòng)損耗監(jiān)視器，允許實(shí)時(shí)捕獲數(shù)據(jù)以用于未來分析。在此模式下，A2B總線分析器實(shí)際上可以在沒有PC的情況下使用。

因此，它實(shí)際上非常簡單且易于使用，并且可以在車內(nèi)使用。最后，重要的是，所有AD243X系列成員都有非常完整和廣泛的評(píng)估板及EMC板，這些板支持標(biāo)準(zhǔn)高功率模式以及本地和總線電源工作模式。通過這些電路板，客戶可以非常輕松地快速評(píng)估第四代243X器件的特性和功能。

E2B技術(shù)

E2B，即以太網(wǎng)到邊緣+。該技術(shù)基于10base T1S以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。正如之前已經(jīng)討論過的，個(gè)性化、自動(dòng)駕駛、連接和電氣化等新興趨勢(shì)正在創(chuàng)造一個(gè)特別的機(jī)會(huì)，因此需要重新思考整個(gè)車輛網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。一個(gè)常見結(jié)果是轉(zhuǎn)向基于分區(qū)的架構(gòu)，連接由物理位置而不是功能決定。這種革命性的變化迫使OEM內(nèi)部發(fā)生重大變化，甚至需要新的組織結(jié)構(gòu)來支持向這種新架構(gòu)的轉(zhuǎn)變，汽車以太網(wǎng)在其中起著關(guān)鍵作用，需要新的汽車以太網(wǎng)技術(shù)來支持和優(yōu)化設(shè)計(jì)架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)。

這些新技術(shù)就是ADI基于新的IEEE 10base T1S標(biāo)準(zhǔn)的E2B以太網(wǎng)到邊緣總線。它為許多傳感器和執(zhí)行器提供高效、確定性的最后一公里連接。

IEEE發(fā)起了興趣征集，概述了新標(biāo)準(zhǔn)的一些關(guān)鍵要求。這些要求包括：需要提供比現(xiàn)有其他技術(shù)更快的通信速度;取代FlexRay等傳統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù);提供100base T1的替代解決方案，因?yàn)閷?duì)于特定應(yīng)用，100base T1無法滿足成本或能效要求;最后是支持簡單傳感器和執(zhí)行器等應(yīng)用的連接。

由ADI公司發(fā)起的興趣征集活動(dòng)導(dǎo)致了IEEE 802.3 TG規(guī)范的制定和公布。除此之外，其他標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)也在進(jìn)行中，特別是開放式生產(chǎn)線，其規(guī)范正在最終確定階段，目標(biāo)是幫助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和推出用于汽車應(yīng)用的10base T1S。其他相關(guān)活動(dòng)是IEEE 802.3 DA和IEEE 802.1 DG標(biāo)準(zhǔn)的制定。因此，可以看到，為了順利推出10base T1S，業(yè)界正在開展大量工作。幾個(gè)分區(qū)ECU分布在汽車中。傳感器和執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)將連接到最近的分區(qū)ECU，后者通過一條高速鏈路連回超級(jí)計(jì)算機(jī)平臺(tái)。

這里展示了E2B 10base T1S的主要使用場景之一，那就是從分區(qū)ECU到邊緣節(jié)點(diǎn)的連接。10base T1S名稱本身提供了很多信息。10base T1S表示每秒10 Mb。T1S表示它在單雙絞線電纜上運(yùn)行，而S代表短距離。還有一個(gè)長距離版本的規(guī)范，它支持比汽車所需長得多的電纜。我們來看看一些關(guān)鍵數(shù)字。規(guī)范支持三種模式。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)半雙工是強(qiáng)制模式。還有兩種可選模式。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)半雙工，目前越來越受關(guān)注的一種模式是多分支半雙工模式。這種模式與現(xiàn)有以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)有很大不同，支持總線間隔拓?fù)洹?/p>

在總線拓?fù)涞闹С窒?，關(guān)鍵方面之一是總線軸方法。支持CSMA CD，但除此之外，還可以使用可選的PLCA物理層防沖突方案。顧名思義，防沖突方案可以防止共享網(wǎng)絡(luò)上的沖突。它基于對(duì)CSMA CD的增強(qiáng)方案，提供有限的延遲和有效的帶寬利用。圖中展示了PLCA的實(shí)現(xiàn)。PLCA節(jié)點(diǎn)被分配一個(gè)唯一的ID號(hào)。傳輸機(jī)會(huì)以循環(huán)方式順序生成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)[聽不清]。只有當(dāng)傳輸機(jī)會(huì)號(hào)碼與自己的節(jié)點(diǎn)ID匹配時(shí)，節(jié)點(diǎn)才能開始傳輸。如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)沒有數(shù)據(jù)要傳輸，如此處所示的節(jié)點(diǎn)2，它會(huì)放棄機(jī)會(huì)，傳輸機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)移到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。使用此方案可確保網(wǎng)絡(luò)上的延遲不超過最大延遲，并且?guī)挼枚喔咝Ю谩?/p>

10base T1S用來為傳感器和執(zhí)行器提供連接，因此它的使用場景多種多樣。這里展示了一些潛在使用場景，當(dāng)然還有更多案例。使用場景包括電機(jī)控制，例如車窗、雨刷、車門、無鑰匙進(jìn)入、照明應(yīng)用、外部前燈和后燈以及內(nèi)部照明。雷達(dá)，外部購買的角雷達(dá)，內(nèi)部乘員監(jiān)控、超聲波連接和子ECU，提供車窗升降、擠壓傳感器、鏡子、照明等一系列功能的車門ECU。從這個(gè)列表可以看出，其應(yīng)用確實(shí)廣泛多樣。ADI公司積極參與制定關(guān)鍵規(guī)范，以支持在汽車應(yīng)用中推出10base T1S。此外，ADI正與眾多生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴和客戶密切合作，確保提供可互操作的強(qiáng)大系統(tǒng)解決方案。

過去十年中，ADI公司一直與杰出的汽車OEM、一級(jí)供應(yīng)商和生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴密切合作，提供連接解決方案以支持單元工作架構(gòu)和應(yīng)用，同時(shí)顯著減少線纜及其復(fù)雜性、重量和成本。為了確保實(shí)現(xiàn)更高水平的汽車可靠性，我們付出了巨大努力。因此，購車者直接受益于ADI的系統(tǒng)級(jí)創(chuàng)新，獲得更環(huán)保、更安全、更個(gè)性化和沉浸式的汽車體驗(yàn)。展望未來，我們將繼續(xù)創(chuàng)新并與行業(yè)杰出企業(yè)合作，共同塑造互聯(lián)和個(gè)性化汽車的未來。

原文標(biāo)題：A2B、E2B……這些汽車?yán)锏倪B接技術(shù)，一堂課程統(tǒng)統(tǒng)講清楚!

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審核編輯：湯梓紅