作者：
公司
Roland Prager，现场运行
工程师
摘要
I公司A²B®总线的全新增强性能为数据和
音频
传输与散发带来新的开展。
智能
楼宇、大厅、房间或
智能家居
均可重新型
收发器
的泛滥集成特性中获益。新的A2B增强性能包括总线长度更长，可达300米，并且总线功率更高，可达50 W。本文重点引见了这些增强性能如何协助打造更复杂的系统。文中展现了一些运行示例，其中A2B总线可以协助简化布线架构，而触及的
配件
和软件上班量十分少。
引言
A2B是一种双向高带宽数字音频总线，能够在很长的距离上（节点间的距离长达30 m，整个总线长度为300 m），经常使用一条2线式非屏蔽双绞线(UTP)电缆传输I2S/TDM/PDM数据、/SPI控制
信息
以及
时钟
和
供电
信号
。该总线在汽车运行和一致
通讯
运行中曾经十分成熟。经过一直的深化开发，A2B还可用于许多商业和
工业
用途。
商业、办公和公共修建要求公共广播系统(PA)继续可用。PA是由麦克风、
加大器
、扬声器和相关设备组成的
电子
系统。它能提高人声、乐器或其余声源的响度。举例而言，这种系统可以取代传统的警报系统。在紧急状况下，明晰的语音批示比传统的警报器更能有效地疏导人们做出正确的反响，协助人们更好地理解状况，并有或许防止劫难的出现。
此外，音乐散发、语音警报、广播和对讲性能可以成为该系统的一部分，系统的复杂性因此会参与。随着系对抗直开展，以及对额外广播性能的需求一直参与，设计变得越来越复杂。A2B技术或许有助于满足这一需求。
为了服务少量节点，经常使用
以太网
作为物理层时，每个节点都须要装备低廉的
微控制器
。此方法罕用于繁难的音频和控制设备。除以太网外，100V线路也被经常使用，并具有经过电缆传输电力的长处，但它们在一个方向上只能传输一个音频信号，不可参与数据通讯，并且所需的变压器十分轻便。
这就是A2B施展作用的中央。A2B让本地相关设备（如扬声器、麦克风、对讲站、控制面板和
传感器
）能够经过繁难线缆以菊花链方式衔接起来。
A2B易于经常使用和实施，是理想的处置方案。A2B收发器可以衔接到设备，用户将取得64个双向音频通道（32个下行通道和32个上传通道），这些通道可以配对，与位于端点的中心设备启动I2C/SPI/GPIO通讯。无需开发或经常使用更复杂的时隙协定栈。
A2B是一种高速双向时期同步总线，可传输I2S/TDM以及I²C、SPI、GPIO数据，数据速率为50 Mbps。这种高速数据传输的长处是恣意两个节点之间的提前低至50 μs。
借助非屏蔽双绞线(UTP)，可将多达17个节点（包括主节点）以菊花链方式衔接到一条总线上。总线长度可长达300米，而每个节点之间的距离可达30米。通讯可以从一个节点到另一个节点，这象征着假设选用48 kHz和16位，则每个节点都可以向任何其余节点发送32个音频通道。数据大小可以依据不同的需求确定，数据速率可以设置为1.5 kHz至192 kHz之间。数据宽度越小、数据速率越低，可用通道数越多。
另一大亮点是总线功率，整条总线可以传输高达50 W的功率。因此，节点可以经过总线远程供电，而无需额外的本地
电源
。中等输入功率的扬声器节点也可以经过A²B总线供电。然而，假设功率需求更高，则须要外部电源。
图1.A2B
网络
及其相连模块的设置示例。
图1展现了A2B总线的灵敏性，它能简化系统设计和性能。由于收发器曾经集成了许多模块和
接口
，因此通常不须要独自的微控制器即可运转。
如图所示，繁难的节点是一个麦克风阵列，它驳回AD2437收发器。可衔接多达四个PDM麦克风。这种麦克风阵列可用于定位噪声源以执行噪声消弭，或找到音频的抵达方向。在这种状况下，可以从相邻背景噪声中提取该音频源。由于总线提前十分低，此阵列不肯定须要位于同一个节点上。它可以轻松地散布于房间内不同位置的多个节点。电源将从总线失掉，由于此节点的功耗十分低，无需独自的电源。因此，处置方案十分小且易于装置。例如，咱们设计过一个尺寸为35mm × 19mm的节点，其中包括导线
衔接器
和总线
电源电路
。
假设须要更复杂的性能，可以经过I2S输入将独自的D类或任何其余
功率加大器
衔接到AD2437。此外，还可以衔接
音频编解码器
。由于音频通常不会随时终止，因此可以驳回I2C接口来并行设置功率加大器或编解码器。借助这种性能，可以创立一个繁难的总线供电对讲终端。AD2437还具有GPIO，其中一些提供脉冲宽度调制(PWM)输入。这可以用作键盘
端口
输入来与服务器交互。假设按下某个键，服务器就会收到终止，从而可以建设通讯。PWM输入可用于批示通讯能否处于优惠形态，驱动（批示衔接形态），以及批示所需的一切其余信息。这种繁难但有效的性能不须要独自的微控制器，整个系统的软件上班得以简化。
复杂度更高的对讲终端（如带有图形用户界面(GUI)）可以经常使用微控制器经过SPI失掉数据。请留意，SPI总线最大速度为10 Mbps。
关于纯扬声器节点（或许位于天花板或修建物的其余部分，须要更高输入功率），外部电源将足以满足需求。总线电源不须要拔出到服务器节点，可以将其拔出就任何两边节点的某个位置，以减轻电缆内的
电流
压力。
图2.公共广播系统示例。
在很多其余运行中，性能丰盛的A2B也优于以前经常使用的技术，可以取而代之。这些运行包括须要通讯和多通道音频传输的运行。
护士呼叫/通知系统由以太网性能组成，复杂度较低。在这种状况下，将有一个房间
控制器
经过以太网衔接，但与患者终端的衔接将经过A2B运转。此性能能够经过一根UTP电缆将一切必要的音频、数据和电源传输到房间内散布的多达16张床位。每个终端都可以轻松装备一个小型微控制器，以便为每位患者提供丰盛的音频通道选用。显示屏可以批示通道选用、时期和警报形态。警报按钮可以间接衔接到其中一个GPIO，以触发房间控制器上的终止。此外，假设患者执行受限，选定的终端可以即时将麦克风信号传输到房间控制器。系统可以转换选定的关键词并触发警报。
由于此环境的装置或许变动无常，因此系统肯定支持繁难地修正其设置。网络中终端的参与和删除将由服务器提供的即插即用协定栈处置。为了在移除的终端上坚持菊花链性能，可以经常使用一个小型适配器来桥接缺失的节点。假设通讯终止，诊断程序将报告缺点。
A2B总线的超低提前和齐全同步行为对柜台对讲系统也有益。多个麦克风可以位于不同位置，经常使用波束成形技术明晰地分别柜台前讲话者的声响通道。一切来自临近人员的背景噪音都将被克服。任何隔音屏障（如玻璃墙）之间都可以建设明晰的对话。通常，柜台、医院的隔离区域或洁净室设备都很适宜驳回此类处置方案。
图3.柜台对讲系统示例。
相似地，监狱对讲系统中的一切麦克风数据都可以传输到服务器系统，许多音频通道（如不同的无线电频道）可以广播到每间牢房。
经常使用波束成形的另一个典型例子是会议系统，准许在会议室中搁置许多麦克风。语音转文本系统须要能够将不同谈话者的音频信号明晰分别。由于提前低，一切麦克风通道可以同时传输到服务器控制器或
数字信号
处置器
()，以计算不同的波束位置。
另一种方法是经常使用座位到座位桌面麦克风或耳机，并将其衔接到笔译系统。在这里，一切与会者都可以取得智能翻译成各自母语的共性化音频数据。经过经常使用较低质量的音频带宽，系统可以支持相当多的通道。因此，服务器可以接纳一切麦克风信号，并轻松启动优先级排序。排序方式可以基于信号强度从高到低，也可以驳回系统控制的方式，仅向选定的人员放开语音。在这种状况下，一切终端都可以经过总线供电，而不须要在桌子上安顿部分电源。
家用智能化系统日益遍及，其方便的灯光、暖气、空和谐卷帘控制性能广为人知。除此之外，这些系统还须要将音频散发到许多房间。这样，您在屋宇的任何位置都能听到门铃声，即使在浴室中倾听高音频质量的收藏播放列表也不例外。将音频传达输到家中任何位置的性能，以及支持麦克风经过语音命令控制屋宇的性能，都十分适用。相较于经过WLAN启动无线衔接，有线衔接可提供更牢靠的链路并减轻无线流量负载。
A2B十分适宜专业音频系统、家庭录音室和现场舞台设备，应用CAT5或XLR等现有电缆技术就能轻松成功音频衔接。观看
视频
，了解更多信息：A2B：不限于汽车运行——录音室耳机混频器演示。
让咱们来更深化了解A2B总线，以及它如何能够双向处置如此多的音频通道。A2B总线以48 kHz心跳的方式经过总线发送超帧。数据以1024倍的速率传输，总线上的数据流频率到达49.152 MHz。超帧由两部分组成：一部分是上传，另一部分是下行，通讯由同步控制帧和同步照应帧启动。在下行/上传时隙内拔出一切I2S/TDM数据、I2C数据、GPIO和终止信息。
服务器生成时钟，一切节点与该时钟同步，使得系对抗直同步。同步控制帧中的前同步码确保一切节点同步并且可向外设提供时钟。这样做的好处是整个音频链不须要额外的时钟、本地
振荡器
或异步采样速率
转换器
。
图4.A2B超帧。
图5.A2B数据流。
启动时，直连到第一个A2B收发器
芯片
（如AD2437）的服务器处置器将把它设置为主节点。服务器处置器提供稳固的48 kHz信号，收发器将开局用其锁相环(PLL)锁定该信号。主节点设置成功后，它开局一一启动子节点。
SigmaStudio+软件支持全系统设置，包括音频通道和节点性能。它是一款图形化
编程
、诊断和调整工具，准许设计人员参与音频编解码器、D类加大器等外设，轻松创立A2B网络的图形用户界面。针对系统的软件协定栈和即插即用协定栈都已提供，便于在运转时期参与或删除总线上的节点。
带XLR或衔接器的主评价模块或子节点评价模块支持A2B，包括电源传输。
论断
新型A2B收发器的性能进一步增强，例如电缆更长且总线功率更高，这为各种运行开拓了宽泛的时机，尤其是在须要经过繁难布线将多个音频通道衔接到控制数据的状况下。假设总线上衔接的设备既有繁难节点，也有复杂节点，那么总线准许即使在不太复杂的节点上也能驳回低老本配件成功。即使在非音频运行中，例如准确同步的传感器网络，A2B也能清楚简化运行。
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资料
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Analog Devices, Inc. (DAQ: ADI)是环球上游的
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公司，努力于在事实环球与数字环球之间架起桥梁，以成功智能边缘畛域的打破性翻新。ADI提供联合
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、数字和软件技术的处置方案，推进数字化工厂、汽车和数字医疗等畛域的继续开展，应答气象变动应战，并建设人与环球万物的牢靠互联。ADI公司2023财年支出超越120亿美元，环球员工约2.6万人。携手环球12.5万家客户，ADI助力翻新者一直逾越一切或许。
关于作者
Roland Prager是ADI公司的一名现场运行工程师。他领有维也纳新城大学商业与工程专业DI (FH)学位。他的职业生涯始于对讲系统电子设计师，后于2001年成为一名现场运行工程师。他于2018年参与ADI公司。
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