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高度確定的實(shí)時(shí)音頻處理性能

王健 ? 來(lái)源:kghfh ? 作者:kghfh ? 2022-07-28 08:02 ? 次閱讀
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隨著電子產(chǎn)品和智能傳感器的出現(xiàn),汽車行業(yè)發(fā)生了深刻的變化,帶來(lái)了制造比前幾代更安全、更智能、耗油更少的汽車的可能性。音頻系統(tǒng)正在成為汽車的關(guān)鍵設(shè)計(jì)元素,提供全新的多媒體體驗(yàn)。

最新一代汽車中的音頻系統(tǒng)不僅要產(chǎn)生高質(zhì)量的聲音,還要提供與汽車多媒體集成的先進(jìn)功能,從而將功耗降至最低。微控制器、存儲(chǔ)器、DSP數(shù)字信號(hào)處理)等新設(shè)備在該領(lǐng)域得到越來(lái)越多的應(yīng)用。

新的解決方案必須快速輕松地適應(yīng)新趨勢(shì),從而加快上市時(shí)間并降低總體成本。消費(fèi)者將看到需要高度定制的新體驗(yàn)水平的好處。

汽車音頻總線技術(shù)

應(yīng)對(duì)當(dāng)今汽車設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)使我們能夠消除復(fù)雜性和重量,提供先進(jìn)且功能豐富的信息娛樂(lè)體驗(yàn)。音頻在信息娛樂(lè)、噪音控制、聲音設(shè)計(jì)和通信中發(fā)揮著重要作用。

ADI 公司正通過(guò) Automotive Audio Bus? (A 2 B) 數(shù)字音頻總線技術(shù)幫助解決這一挑戰(zhàn),該技術(shù)為汽車提供高保真音頻,顯著減輕現(xiàn)有布線的重量,從而降低油耗。該總線以菊花鏈順序連接多個(gè)用于不同應(yīng)用的遠(yuǎn)程傳感器。A 2 B 技術(shù)還可以為其他設(shè)備供電,無(wú)需本地電源,進(jìn)一步降低系統(tǒng)總成本。

它還保證了連接器尺寸的減小,用普通雙絞線電纜(也稱為 UTP,非屏蔽雙絞線)取代了基于大量電纜的當(dāng)前布線。該總線包括一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和最多 10 個(gè)從節(jié)點(diǎn)、一個(gè)非常簡(jiǎn)化的發(fā)現(xiàn)過(guò)程和一個(gè)僅兩個(gè)時(shí)鐘周期的確定性延遲,與節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的位置無(wú)關(guān)。

SHARC:實(shí)時(shí)音頻處理

基于實(shí)時(shí)信號(hào)處理的應(yīng)用需要高計(jì)算能力和低延遲,因此需要使用數(shù)字信號(hào)處理。新一代微電子資源已經(jīng)看到了具有集成微處理器的多核架構(gòu)的新型 DSP。這樣,DSP 可以獨(dú)占控制數(shù)據(jù)處理,委托微處理器控制總線和連接。通過(guò)使用 FFT(快速傅里葉變換)和 FIR(有限脈沖響應(yīng))和 IIR(無(wú)限脈沖響應(yīng))數(shù)字濾波器等硬件加速器,計(jì)算能力得到進(jìn)一步放大。

硬件結(jié)構(gòu)必須充分維護(hù)數(shù)據(jù)流進(jìn)出處理器,通過(guò)數(shù)據(jù)保護(hù)系統(tǒng)的適配保證快速輕松地訪問(wèn)內(nèi)存。

該系統(tǒng)包括高效的安全性,以避免非法重新編程并確保數(shù)據(jù)保護(hù)。具有用于檢測(cè)和糾正錯(cuò)誤的診斷和機(jī)制的處理器有助于構(gòu)建穩(wěn)健可靠的系統(tǒng)。因此,不僅是必要的計(jì)算能力,而且是在最極端的條件下集成到嵌入式系統(tǒng)中的條件。Analog Devices 的 SHARC(超級(jí)哈佛架構(gòu))DSP 特別適用于低延遲實(shí)時(shí)音頻處理,具有汽車應(yīng)用所需的穩(wěn)健性和可靠性。

Analog Devices 的最新系列音頻處理器顯著提高了音質(zhì),為汽車和消費(fèi)類/專業(yè)音頻應(yīng)用提供了更好的音頻體驗(yàn)。ADSP- 2156x音頻處理器(ADSP-21562/21563/21565/21566/21567/21569) 專為需要確定性實(shí)時(shí)音頻處理和低延遲的應(yīng)用而設(shè)計(jì),包括沉浸式 3D 聲音和個(gè)人音頻區(qū)域、主動(dòng)消除汽車噪音和道路噪音 (ANC /RNC)。采用 SHARC + 架構(gòu)的單核 32 位/40 位/64 位浮點(diǎn)處理器,速度高達(dá) 1 GHz,并結(jié)合了靈活的音頻連接和不同的芯片內(nèi)存選項(xiàng)。新增功能包括緩存改進(jìn)和分支預(yù)測(cè),同時(shí)保持與以前 SHARC 產(chǎn)品的指令集兼容性(圖 1 和 2)。

圖 1:處理器框圖

圖 2:ADSP-2156x 框圖

這些器件提供汽車級(jí)和消費(fèi)級(jí)的 400 球體(17 毫米 x 17 毫米,間距 0.8 毫米)和 120 導(dǎo)體 LQFP 封裝(14 毫米 x 14 毫米)的 CSP_BGA 選項(xiàng)。它們提供了靈活性,并允許在工作溫度范圍內(nèi)進(jìn)行高效的緊湊型設(shè)計(jì)。ADSP-2156x 系列具有高達(dá) 1.6 MB 的大型片上 SRAM,可提高音頻處理性能并消除對(duì)外部存儲(chǔ)器的需求,從而通過(guò)單芯片 LQFP 封裝變體優(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(shí)降低了整體系統(tǒng)成本。具有創(chuàng)新數(shù)字音頻接口和內(nèi)部總線的高效 DMA 消除了處理瓶頸。

“我們的 SHARC 音頻處理器配備了強(qiáng)大的安全功能,可防止未經(jīng)授權(quán)訪問(wèn)我們客戶的 IP。這使我們的客戶能夠通過(guò)他們的解決方案進(jìn)行創(chuàng)新和差異化。隨著汽車變得越來(lái)越智能和互聯(lián)程度越來(lái)越高,安全性已成為構(gòu)建我們下一代產(chǎn)品的最前沿”,正如音頻處理和連接產(chǎn)品線總監(jiān) Andrew Lanfear 所說(shuō)。

“借助新的 ADSP-2156x SHARC 音頻處理器系列,我們將繼續(xù)為我們的客戶提供性能可擴(kuò)展性,以便為汽車、消費(fèi)類和專業(yè)音頻中的高確定性和低延遲實(shí)時(shí)音頻處理應(yīng)用構(gòu)建系統(tǒng)成本優(yōu)化的解決方案。一些汽車應(yīng)用包括主動(dòng)和道路噪聲消除 (ANC/RNC)、車內(nèi)語(yǔ)音 UI、車內(nèi)通信、個(gè)人音頻區(qū)域、發(fā)動(dòng)機(jī)聲音合成、電動(dòng)汽車警告聲音系統(tǒng)。正如汽車音頻處理產(chǎn)品線經(jīng)理 Jignesh Sonchhatra 所說(shuō),最終目標(biāo)是為車輛乘員提供身臨其境的 3D 音頻和安靜的車內(nèi)體驗(yàn),并提高駕駛員和行人的安全性。

ADI 公司設(shè)計(jì)了一款 ADZS-21569-EZKIT 開發(fā)板,其中包含評(píng)估 ADSP-2156x 系列所需的所有硬件。該評(píng)估板旨在與 CrossCore? Embedded Studio (CCES) 開發(fā)工具一起使用,幫助開發(fā)和調(diào)試高級(jí)應(yīng)用代碼(圖 3 和圖 4)。它配備了 12 個(gè) RCA 連接器、ADAU1979 四通道 ADC、ADAU1962A 12 通道。24 位 DAC、ADAU1977 四路麥克風(fēng) ADC,具有診斷功能和 AD2428 汽車音頻總線 (A2B) 收發(fā)器

審核編輯:郭婷

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