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怎样实现高确定性的实时音频处理性能?

时间:2019-10-28 作者:Maurizio Di Paolo Emilio 阅读:
低延迟实时音频处理的要求非常严格。为了满足汽车工业日益严格的要求,对具有高度数字处理能力的处理器的需求必不可少。未来的自动驾驶汽车将不仅是传感器和摄像头,还将作为家庭影院、会议室和移动的娱乐中心,每一种场景都有赖于出色的声音体验。汽车公司有必要集成复杂的数字音频算法,以提供高质量的实时处理。
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 先进的电子设备和智能传感器使新一代汽车比上一代更安全、更智能且耗油更少。能使汽车更安全、更高效的众多技术同样也可用于改善音响系统。Ow7EETC-电子工程专辑

一代汽车的音频系统不仅要输出高质量的声音,而且还需要接入汽车多媒体网络的能力,同时将功耗保持在最低。微控制器、存储器、DSP(数字信号处理器)在这一领域的应用越来越广。Ow7EETC-电子工程专辑

新的解决方案必须快速简便地适应新的趋势,为客户提供更快的上市时间和更低的整体成本。消费者将受益于高度定制的新一代系统体验。Ow7EETC-电子工程专辑

汽车音频总线技术

汽车OEM厂商正寻求途径降低音频系统复杂性及重量。重量的大幅减轻有助于降低油耗。Ow7EETC-电子工程专辑

ADI公司正借助汽车音频总线(A2B)来解决这一挑战。该数字音频总线技术为汽车提供高保真音频传输,同时大大减轻现有线路的重量。总线以菊花链方式连接多个音频节点,为不同应用场景提供数据传输。A2B技术还能向节点供电,减少甚至可能无需本地电源,使得系统总成本进一步降低。Ow7EETC-电子工程专辑

该ADI技术还能减小连接器的尺寸,用普通双绞线电缆(又称UTP,非屏蔽双绞线)取代现有链路中的多种不同电缆。该总线支持一个主节点和多达10个从节点,一个非常简化的初始化过程,和仅仅两个音频时钟周期的确定性延迟,且跟网络中节点的位置无关。Ow7EETC-电子工程专辑

SHARC: 实时音频处理器

基于实时信号处理的应用,要求强大的计算能力以及低延迟,需要数字信号处理器。ADI引入了集成微处理器的多核架构DSP。DSP专用于数据处理,而微处理器则用于控制总线和连接。通过采用FFT(快速傅立叶变换)和FIR(有限脉冲响应)以及IIR(无限脉冲响应)数字滤波器等硬件加速器,进一步提高了计算能力。Ow7EETC-电子工程专辑

DSP硬件架构必须确保输入输出数据流,确保快速便捷访问数据存储器,并保证数据可靠性。Ow7EETC-电子工程专辑

它包含了防止非法重新编程并保护数据的安全措施。具有检测并校正错误的诊断机制。ADI公司的SHARC(Super Harvard架构)DSP尤其适用于汽车应用稳定可靠的低延迟实时音频处理。Ow7EETC-电子工程专辑

ADI公司新推出的音频处理器系列极大地改善了系统音质。ADSP-2156X音频处理器(ADSP-21562/21563/21565/21566/21567/21569)专为确定性实时音频处理和低延迟的应用而设计,比如沉浸式3D音效、个人音频分区、主动式降噪(ANC/RNC)。基于SHARC+架构的单核32位/40位/64位浮点处理器速度可达1GHz,并具有不同版本支持灵活的音频接口与不同的芯片内存。新特性包括缓存增强和分支预测,同时保持指令集兼容之前的SHARC产品(图1和图2)。Ow7EETC-电子工程专辑

ADI19102802.jpg图1: 处理器功能框图Ow7EETC-电子工程专辑
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ADI19102803.jpg图2:ADSP-2156x功能框图Ow7EETC-电子工程专辑

该系列包含汽车和消费等级的400CSP BGA封装(17 mm x 17 mm,间距0.8 mm)和120 LQFP封装(14 mm x 14 mm)。ADSP-2156X系列具有高达1.6MB的大容量片内SRAM,提高了音频处理性能而且不需要外部存储器。片内硬件FIR和IIR滤波加速器具有极大的附加处理能力,同时降低总体系统成本。具有创新数字音频接口和内部总线的高效DMA消除了处理瓶颈。DDR3/L连接(仅限BGA)提供了简便的应用扩展,并减少了系统设计工作量。Ow7EETC-电子工程专辑
“我们的SHARC音频处理器配备了强大的安全功能,防止未经授权访问我们客户的IP。这使我们的客户有能力创新并使他们的解决方案与众不同。随着车辆变得越来越智能互联,在我们设计新一代产品时,安全性已经成为重中之重,”ADI音频处理及连接产品线总监Andrew Lanfear说。Ow7EETC-电子工程专辑

“借助新的ADSP-2156X SHARC音频处理器系列,我们将继续为客户提供性能可扩展性,以构建系统成本优化型解决方案,用于汽车、消费电子和专业音频领域中的高确定性和低延迟实时音频处理应用。汽车应用包括主动降噪(ANC/RNC)、车内语音接入、车载通信、个人音频分区、发动机声浪合成、电动车警示声音系统等。最终目标是为乘客提供沉浸式3D音效和安静的座舱体验,并提高驾驶员和行人的安全,”ADI汽车音频处理产品线经理Jignesh Sonchhatra说。Ow7EETC-电子工程专辑

ADI公司已设计了一个承载相关外设的ADZS-21569-EZKIT开发板以供评估ADSP-2156X系列。该评估板可以与CrossCore®Embedded Studio (CCES)开发工具配合使用,帮助开发和调试高级应用程序代码(图3和图4)。它配备12个RCA连接器、ADAU1979四通道ADC、ADAU1962A 12通道24位DAC、集成诊断功能的ADAU1977四通道麦克风ADC,和AD2428汽车音频总线(A2B)收发器。Ow7EETC-电子工程专辑

ADI19102804.jpg图 3: 音频系统示例Ow7EETC-电子工程专辑
ADI19102805.pngOw7EETC-电子工程专辑
图4: ADZS-21569-EZKIT开发套件Ow7EETC-电子工程专辑

低延迟实时音频处理的要求非常严格。为了满足汽车工业日益严格的要求,对具有高度数字处理能力的处理器的需求必不可少。未来的自动驾驶汽车将不仅是传感器和摄像头,还将作为家庭影院、会议室和移动的娱乐中心,每一种场景都有赖于出色的声音体验。汽车公司有必要集成复杂的数字音频算法,以提供高质量的实时处理。Ow7EETC-电子工程专辑

(本文授权翻译自EETimes,参考原文:Highly Deterministic Real-Time Audio Processing Performance,by Maurizio Di Paolo Emilio)Ow7EETC-电子工程专辑

责编:Amy GuanOw7EETC-电子工程专辑

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