如今，現代化會(huì )議室的音頻裝置面臨的主要障礙之一是需要將各種輸入/輸出傳感器連接到主音頻控制臺。通常是在每個(gè)節點(diǎn)使用單獨的點(diǎn)對點(diǎn)屏蔽電纜來(lái)實(shí)現，但這種做法非常繁雜，且仍然需要在每個(gè)節點(diǎn)提供單獨的外部電源。除了做法繁雜之外，這些電纜還攜帶模擬音頻信號，易受明顯的頻率下降影響，特別是在長(cháng)距離安裝，或者在使用經(jīng)濟型電纜選項時(shí)。

 

適用于汽車(chē)音頻總線(xiàn)A2B®的收發(fā)器芯片通過(guò)單根非屏蔽雙絞線(xiàn)(UTP)電纜支持多通道數字音頻。多個(gè)收發(fā)器節點(diǎn)可以采用菊花鏈連接，除了傳輸高保真數字音頻之外，A2B總線(xiàn)還可以為由總線(xiàn)供電的遠程節點(diǎn)傳輸直流電源。圖1所示為A2B收發(fā)器的功能框圖。

雖然A2B收發(fā)器技術(shù)主要是為了解決汽車(chē)應用中繁雜的音頻電纜問(wèn)題，但毫無(wú)疑問(wèn)，它也是一種更通用的音頻傳輸方法，具有廣泛的應用潛力。在汽車(chē)領(lǐng)域之外， A2B 技術(shù)還可用于會(huì )議室系統中。在現代會(huì )議系統中，為了實(shí)現一系列DSP功能，例如波束成型、主動(dòng)降噪或回聲消除，需要在會(huì )議室內布置多個(gè)麥克風(fēng)，有時(shí)候是多個(gè)揚聲器。另一種可能的應用是在公共禮堂、集會(huì )，以及需要同步實(shí)時(shí)翻譯的場(chǎng)合。在大型會(huì )議室內，真正限制A2B 應用的因素是單根總線(xiàn)中的電纜總長(cháng)，一般限制為40米。

 

 

圖2. 會(huì )議室內的傳統音頻裝置。

 

在這些應用中，A2B收發(fā)器可用于簡(jiǎn)化遠程音頻節點(diǎn)的布線(xiàn)，同時(shí)提供一種帶可選電源分配的出色數字傳輸方法。如圖2所示，之前連接這些遠程音頻節點(diǎn)的方法是使用屏蔽電纜，由每個(gè)線(xiàn)對單向傳輸一個(gè)模擬信號，并通過(guò)直流適配器單獨提供電源。同時(shí)，使用A2B的單根雙絞線(xiàn)可以傳輸最多32個(gè)上行和/或最多32個(gè)下行高保真數字音頻通道和總線(xiàn)電源，如圖3所示；使用16位數據 時(shí)，總線(xiàn)中的通道不得超過(guò)50個(gè)。與傳統的模擬方法相比，如果在會(huì )議系統中部署所需的A2B功能，確實(shí)能帶來(lái)很多優(yōu)勢，包括簡(jiǎn)化布線(xiàn)、添加雙向高保真數字音頻功能等。

 

 

圖3. 將A2B用在會(huì )議室內的音頻裝置中。

 

A2B收發(fā)器同步連接多通道芯片間音頻(I2S)，可在節點(diǎn)之間15米的距離，以及在所有節點(diǎn)總長(cháng)40米的電纜內傳輸脈沖編碼調制(PCM)數據。它還將 I2S的同步、時(shí)分復用(TDM)特性擴展到連接多個(gè)節點(diǎn)的系統，其中每個(gè)節點(diǎn)都會(huì )獲取數據或提供數據，或者兩者兼備。除音頻內容外，該數據還包括控制功能；例如，A2B 收發(fā)器芯片上的GPIO（一個(gè)典型的A2B收發(fā)器上最多支持7條GPIO線(xiàn)路）可以連接到麥克風(fēng)節點(diǎn)的LED上，并且可由主機遠程開(kāi)關(guān)，以指示有活動(dòng)的（實(shí)時(shí)）或無(wú)活動(dòng)的（靜音）麥克風(fēng)。

 

A2B總線(xiàn)是一種單主機、多從機系統，主控制器中的收發(fā)器用作主機。主機節點(diǎn)為所有從機節點(diǎn)生成時(shí)鐘、同步和幀使能信號。主機A2B 芯片可通過(guò)控制總線(xiàn)(I2C)編程，實(shí)現配置與回讀。A2B數據流中內置該控制總線(xiàn)的擴展版本，可以直接訪(fǎng)問(wèn)從機收發(fā)器的寄存器和狀態(tài)信息，并實(shí)現跨距離I2C-到-I2C通信。系統通電后采用搜尋發(fā)現機制，識別各個(gè)節點(diǎn)，并且構成TDM結構要求。所有從機節點(diǎn)按照從機0一直到系統中最后一個(gè)可用從機的順序依次發(fā)現。發(fā)現了所有的從機節點(diǎn)之后，對每個(gè)節點(diǎn)進(jìn)行初始化，以便進(jìn)行同步數據交換。圖4所示為具有四個(gè)節點(diǎn)的簡(jiǎn)單A2B系統示例。主機程序在每個(gè)節點(diǎn)中注冊，以控制A2B總線(xiàn)上的數據流量。在本例中，將從機節點(diǎn)0和N上來(lái)自數字麥克風(fēng)和ADC的數據傳輸到主機節點(diǎn)，同時(shí)將來(lái)自主機節點(diǎn)的揚聲器數據傳輸到從機節點(diǎn)1上的DAC。如本例所示，A2B收發(fā)器也包含一個(gè)多通道PDM接口，用于直接連接脈沖密度調制的麥克風(fēng)陣列。

 

 

圖4. 包含4個(gè)節點(diǎn)（一個(gè)主機節點(diǎn)，三個(gè)從機節點(diǎn)）的簡(jiǎn)化型A2B系統。

 

每個(gè)從機節點(diǎn)的音頻通道數量可以單獨配置，最多32個(gè)上游通道和最多32個(gè)下游通道?？梢允褂?、12、16、20、24、28或32位的數據插槽來(lái)匹配I2S/TDM數據字的長(cháng)度，但是所有節點(diǎn)必須使用相同大小的slot。上游和下游可以選擇不同的slot大小。此外，12位、16位或20位槽大小可以選擇性地通過(guò)A2B總線(xiàn)傳輸16位、20位 或24位I2S/TDM字長(cháng)的壓縮數據。音頻采樣頻率(fSYNCM)可以設置為44.1 kHz至48 kHz，所有節點(diǎn)同步采樣數據。從機節點(diǎn)支持1× (48 kHz)、2× (96 kHz)或4× (192 kHz)采樣速率(fS)，每個(gè)從機節點(diǎn)可單獨配置。為了在從機節點(diǎn)上支持2倍和4倍采樣速率，主機節點(diǎn)必須在連接至主機的1× fSYNCM接口使用I2S/TDM 數據通道2倍和4倍的通道。A2B收發(fā)器還包括可靠的誤差檢測功能，通過(guò)16位CRC來(lái)檢查控制數據和狀態(tài)數據。A2B收發(fā)器的另一個(gè)重要功能是故障診斷，收發(fā)器可以檢測A2B電纜何時(shí)高壓短路、接地短路、電纜短路、電纜反向或存在開(kāi)路連接。

 

在總線(xiàn)供電系統中，外設電源電流消耗會(huì )直接影響到系統中的其他節點(diǎn)。重要的是，始終保持在熱封裝限值內，且不超過(guò)任何A2B總線(xiàn)節點(diǎn)的IVSSN和VIN的規格限值（內部開(kāi)關(guān)在1.2 Ω IVSSN限值時(shí)為300 mA/100 mA，由收發(fā)器型號決定；最高提供9 V輸入電壓VIN）。A2B收發(fā)器芯片的數據手冊提供豐富的功率預算計算示例，圖5所示為一個(gè)由總線(xiàn)供電的系統的模型。

 

 

圖5.包含本地供電和由總線(xiàn)供電的從機的系統的直流電源模式。

 

雖然一根基本的雙線(xiàn)電纜足以支持A2B操作，但正確選擇電纜和連接器則有助于其滿(mǎn)足行業(yè)內常見(jiàn)的更嚴格的EMC測試要求。需要選擇合適的電纜，以便除了典型的光譜輻射范圍之外，還能提供出色的電氣性能，以免在通信頻率諧波下發(fā)生差分-共模轉換。

 

多種評估板可選擇，使得工程師在設計之前進(jìn)行，全面測試和評估A2B器件的性能。以下是ADI提供的一些評估板的示例。

 

 

圖6. EVAL-AD2428WD1BZ, A2B主機或本地電源從機模式(I2S/TDM 、3個(gè)PDM麥克風(fēng)）。

 

 

圖7.EVAL-AD2428WB1BZ，由總線(xiàn)供電的A2B從機節點(diǎn)(I2S/TDM、2個(gè)PDM麥克風(fēng)）。

 

 

圖8. EVAL-AD2428WC1BZ,由總線(xiàn)供電的A2B從機節點(diǎn)（無(wú)I2S/TDM、4個(gè)PDM麥克風(fēng)）。

 

 

圖9. EVAL-AD2428WG1BZ，本地電源供電的 A2B從機節點(diǎn)(I2S/TDM、無(wú)PDM麥克風(fēng)）。

 

 

圖10. ADZS-AUDIOA2BAMP, A2B D類(lèi)放大器模塊。

 

 

圖11. SHARC®音頻模塊：適合音頻應用的擴展硬件/軟件平臺。