2021年12月28日 | 以音视频信号连接总线变革迎接汽车座舱智能化发展趋势

汽车行业发展驱动力目前正从供给端产品驱动转向消费者需求驱动。根据罗兰贝格的报告，消费者对汽车的定义将从“出行工具”向“第三空间”演变，车辆需要更加主动了解客户需求，汽车智能化浪潮大势所趋。从智能化发展路线来看，智能座舱及智能驾驶是两大主要的演进方向。综合供给及需求端因素，智能座舱有望成为汽车智能化浪潮下率先发展的领域之一。

根据 IHS 的报告，汽车座舱历经机械化及电子化（传统座舱）阶段，传统座舱系统以简单硬件为主，仪表、音响、电动座椅等车身电子共同组成了传统汽车座舱的硬件系统。而对于智能座舱而言，随着功能的提升，其硬件系统构成将会更加复杂。更加复杂化的智能座舱在系统设计上，将首先面对的是各种智能节点之间如何高效连接？这也是传统汽车电子系统技术提供商ADI这些年发力的一个技术点，其音频总线技术（A2B）和车用摄像头及视频总线 （C2B）已经实现了几代产品成功迭代，并获得整车厂的广泛应用。

消费者对汽车需求的变化趋势（数据来源：罗兰贝格）

创新音频总线实现音频连接变革，赋能座舱语音智能

在汽车座舱电子市场，随着汽车制造商努力实现车辆差异化以区别于竞争对手，一个越来越明显的趋势是音频、语音和声学相关应用正在迅速增长，例如智能语音交互已经成为当前中高端电动汽车的普遍配置。车用音频正从过去单纯的娱乐系统，向信号输入、触发、处理与反馈的方向发展，并开始与汽车驾乘体验紧密结合。

汽车上的音频设备将越来越多，音频质量将越来越好，而几乎所有新兴应用都需要多个声学传感器（如麦克风或麦克风阵列）来实现最佳系统级性能，因此需要一种简单但经济高效的互连技术来确保系统总成本最小化。要协调所有这些音频设备，并传输高质量的音频信号，连接技术的最新进展有望推动变革性应用在新世代车辆信息娱乐系统中迅速得到采用，车用音频总线变得不可或缺。

A2B技术便是专门用来简化新兴汽车麦克风和传感器密集型应用的连接挑战，它可提供高保真音频，并使音频布线重量减少75%，从而提高燃油效率。另外，A2B收发器在一条非屏蔽双绞线上传输音频、I2C控制、低速GPIO、时钟信号以及幻象供电，这也可以降低系统总BOM成本。A2B除了让布线更简单，例如车机可以通过非屏蔽双绞线直接连接麦克风模组，并且支持麦克风阵列。

而在智能创新应用的体现上，A2B技术还能更适应高级音频算法。因为音频节点有固定的延迟，可凭借DSP算法确保车内不同位置的音区独立性，以及实现回声消除、配合麦克风和功放进行ANC主动降噪、配合支持A2B接口的加速度传感器进行RNC路噪消除等功能。系统级诊断也是A2B的一大亮点。所有A2B节点都能够识别多种故障状况，其中包括断路、线束反接或线束短路至电源或地等。在出现断路、线束短路或线束反接等故障时，故障上游的A2B节点仍然能够正常工作，从而保证系统完整性。诊断功能还提供高效隔离系统级故障的能力，有助于后续维修。

从实现角度看，A2B是单个主器件、多个子节点的串行拓扑结构。第四代A2B收发器AD243x在第三代的基础上提高了关键功能参数（节点数增加到17，总线供电功率增加到50 W），同时添加了额外的SPI控制通道（10 Mbps），为智能A2B节点的远程编程提供了高效的软件空中更新（SOTA）能力。AD243x系列的新特性使其非常适合于新应用，如超高级麦克风架构中装有LED的麦克风节点。

创新视频总线让智能视频交互走入汽车座舱

视频是传统汽车信息娱乐系统的关键组成部分，随着电动汽车的流行，视频显示在汽车驾驶舱中的功能越发重要，大屏、多屏、互动屏成为趋势。另一方面，而随着汽车自动化驾驶和智能化发展趋势，视频摄像头也成为关键的功能组成部分。在座舱智能化方面，一些厂商探索通过摄像头实现对驾乘人员头部、身体位置以及眼睛注视情况的观察分析，监测车内人员的睡意和注意力分散程度，以及基于面部、身体和手势的智能交互，提供各个车内人员的人脸识别功能，从而实现个性化信息娱乐及服务以及拼车支付等功能。

然而，现有的SD车用摄像头链路解决方案使用低带宽的线缆，例如非屏蔽双绞线和非屏蔽连接器。采用分辨率更高的摄像头后，带宽进一步增加，对传统视频信号连接链路带来极大挑战。为了解决这个问题，ADI新型车用摄像头链路技术——车用摄像头及视频总线 （C2B）， 是针对车用摄像头链路进行优化的技术，且能够解决上述这些问题。C2B 涵盖三个主要的解决方案定义标准：

复用现有的SD标清非屏蔽双绞（UTP）线和连接器链路，提供最简单的HD摄像头链路升级。

使用这种链路来传输具有出色画质的高清视频。

使用这种链路来满足汽车级EMI/EMC要求。

C2B 支持通过现有的SD UTP线缆和连接器链路来传送HD分辨率的视频。利用C2B 可以从SD摄像头轻松升级至HD摄像头，而且无需更改现有的线缆和连接器链路。同时，C2B 支持许多其他功能，包括通过同一非屏蔽双绞线进行边带控制通信，从而支持摄像头模块的远程配置，能够进一步简化摄像头设计。 C2B 也提供冻结帧检测，对于许多OEM而言，这是一项关键要求。也是一个经济高效且用途广泛的重要解决方案。C2B 产品包括 ADV7990， ADV7991、ADV7380以及ADV7381，这些产品目前已经投产。

C2B 为汽车摄像头系统连接提供许多好处

总结

根据 IHS 的报告，超过 70%的用户认可智能座舱配置且可提升购车兴趣，反映出目前大部分用户对汽车的科技感及交互体验需求提升，座舱内的科技配置已然成为用户购车的重要考量。此外，对智能手机较为依赖的中国用户对座舱科技配置展现出更高的关注，未来中国智能座舱配置装配率水平将超过全球市场，中国市场智能座舱渗透率有望快速提升，2020 年中国市场智能座舱渗透率为 48.8%，到 2025年渗透率有望达到75%以上，远超全球渗透率为 59.4%的水平，呈快速增长态势。智能座舱快速增长背后，是时候在相关系统的设计上做出变革了。