AD2428W手册解读之概述上

汽车音频总线(A2B®)在节点之间连接多通道I2S同步PCM数据，距离可达15米。它还将I2S的同步、时分多路复用(TDM)特性扩展到一个连接多个节点的系统，其中每个节点可以使用数据、提供数据，或两者兼有。

收发器支持这些A2B功能，通过多通道I2S/TDM接口与通用数字信号处理器(dsp)、现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、麦克风、模数转换器(adc)、数字模拟转换器(dac)和编解码器直接接口。它们还提供了一个PDM接口，可直接连接多达4个PDM数字麦克风。启用A2B总线供电(假象供电)功能，通过通信链路使用的相同的雏菊链双绞线向从节点供电电压和电流。该收发器还完全支持通过A2B链路进行I2C通信。

收发器具有以下特点：

1、线路拓扑：

1.1、单主多从。

1.2、节点间非屏蔽单绞线(UTP)线缆连接(线缆长度以产品数据表为准)。

2、远距离通信：

2.1、数据同步：

多通道I2S/TDM到I2S/TDM接口。

同步，所有节点同步时钟。

低延迟从机到从机通信。

2.2、I2C到I2C控制和状态信息。

2.3、远距离GPIO。

3、可使用SigmaStudioTM图形开发工具进行配置。

4、适合汽车应用。

5、可配置为A2B总线主、从接口。

6、I2C接口。

7、8位~ 32位多通道I2S/TDM接口。

7.1、I2S/TDM/PDM可编程数据速率。

7.2、最大32路(1 × TDM32或2 × TDM16)，最多可映射32个上下行A2B总线槽位。

8、PDM输入支持多达4个高动态范围的麦克风。

9、每个收发器的唯一ID寄存器•支持交叉或直通布线。

10、可编程设置，以优化EMC性能。

1、A2B术语

为了更好地利用A2B系统，理解以下术语是有帮助的。

A-Side or A-Port：A2B收发器接口，朝向master(紧邻上游节点)。

B-Side or B-Port：A2B收发器接口，面向最后一个直列从属机(即下游的下一个直列从属机)。

Bus Link：A2B总线可以由多个雏菊链式的从节点连接到单个主节点。主节点和从节点0之间的物理连接，以及从节点之间的所有物理A2B连接，称为总线链路。每条母线通常使用一对非屏蔽的双绞线。

Data Channel：数据通道为单个传感器/执行器(如ADC、麦克风、扬声器等)传输I2S/TDM同步数据。I2S/TDM接口使用相同大小的数据通道，其中数据字的宽度通常小于I2S/TDM数据通道的宽度。收发器的I2S/TDM接口支持16或32位可编程数据通道长度。

Data Slot：映射到A2B总线上的单个传感器/执行器(例如ADC、麦克风或扬声器)的同步数据字。

Downstream：通信流从主节点流向从节点，终止于最后一个联机从节点。

Host：为主收发器编程的处理器。主机也是A2B总线上的同步时钟源。时钟信号(BCLK)是主机与主机之间I2S/TDM接口的一部分。

I2S/TDM：I2S (inter IC sound)总线在PCB上的音频芯片之间传输脉冲编码调制(PCM)信息。I2S/TDM接口使用时分复用(TDM)将I2S立体声(2通道)内容扩展到多个通道。

Local Power：不使用A2B总线电源的从节点使用由额外导线提供的本地电源。

LVDS：低电压差信号。

Master Node：时钟的发起者(源自I2S输入)、下游数据、网络控制和电源。主节点由主机处理器和A2B主收发器组成，A2B主收发器接收来自主机的有效载荷并将有效载荷发送给主机。

PDM：脉冲密度调制(PDM)用于sigma变换器。PDM格式表示抽取前的过采样1位σ δ ADC信号，常用于数字麦克风的输出格式。

Phantom Power：从节点可以接入到A2B总线链路上的偏置电压，并将其作为唯一的电源。这样的A2B总线供电的从节点被认为是“虚供电”。

PRBS：伪随机二进序列。

Preamble：表示控制帧或响应帧开始的同步位。对于每个超级帧，主控端都发送下游控制帧的序言。从收发器与下游控制前导同步，并从中产生一个本地的、相位一致的主时钟。

Response Time：指定最后一个节点在超帧启动后等待的时间，该节点在响应同步响应帧(SRF)之前。响应时间在主节点和离主节点最近的所有从节点中编程，以便这些节点知道何时期望从下游切换到上游。

Slave Node：可寻址网络连接点。从节点可以是下游和上游数据槽的源和/或目的地。每个A2B从节点都有一个A2B从收发器。

Synchronization Control and Response Frames (SCF/SRF)：节点的控制帧(控制报头)和节点的响应帧(响应报头)。头包括一个用于同步的前文，并允许对所有节点进行读写访问。

Synchronous Data：数据以固定的时间间隔(可在44.1 kHz或48 kHz之间选择)连续传输到同一个节点，并从同一个节点传输数据(例如音频信号)。

Superframe：整体框架结构为A2B。它以SCF开始，包括可选的数据槽，并以SRF结束。超级帧每1024个总线时钟周期重复一次。

Upstream：通信流从最后一列的从节点到主节点。

2、A2B总线细节

通信系统框图显示的是一个A2B通信系统，它是一个单主多从的系统，主收发器由主机控制。I2S/TDM接口上的主机定时同步的同步信号(SYNC)，频率为44.1 kHz ~ 48khz，所有A2B节点同步至该频率。在A2B总线上的通信以这个速率在周期性的超级帧中发生。数据传输采用的是A2B系统比特时钟(SYSBCLK)速率，比超帧速率(48khz时49.152 MHz, 44.1 kHz时45.158 MHz)快1024倍。每个超帧被分为下游传输、上游传输和无传输(总线未被驱动)阶段。

Communication System Block Diagram

A2B超帧图显示的是一个起始阶段为下游传输，后期为上游传输的超帧。

A2B Superframe

A2B总线上的所有信号都是行编码的，主节点以同步序言的形式将同步信号下行转发给最后一个从节点。这个序言后面是控制帧(SCF)。在下游，TDM同步数据直接添加在控制框之后。每个从属节点都可以使用或消费一些下游数据，并为下游节点添加数据。最后一个从节点在响应时间之后以响应帧(SRF)进行响应。上游同步数据由每个节点在响应帧之后直接添加。每个节点还可以使用或消费上游数据。所有同步数据都被组织成等宽的数据槽，尽管上游和下游槽的宽度可以不同。详细信息请参见A2B槽位格式。

嵌入式控制和响应帧允许主机在A2B总线上单独寻址每个从节点。以类似的方式，主机还可以访问远程外围设备，这些设备使用I2C- to-I2C远距离通信连接到任何已发现的从收发器。

A2B系统中的所有节点在同一个A2B超帧中同步采样。主站的同步I2S/TDM下行数据在同一A2B超帧中到达所有从站，各节点的上行音频数据在主站的同一I2S/TDM帧中同步到达。奴隶之间的剩余音频相位差可以通过使用A2B_SYNCOFFSET寄存器的同步引脚信号延迟的寄存器可编程精细调整来补偿。

由于每个采样周期都通过I2S/TDM接口接收和传输数据，因此数据在A2B总线和I2S/TDM接口之间移动会有延迟。A2B总线上样本之间的时序关系如图A2B总线同步数据交换图所示。

A2B总线同步数据交换图

注意在A2B总线同步数据交换图中，上下游样品都以进入A2B系统的超帧命名，如下所示：

1、超级帧M中主节点收发器传输的数据产生下游数据M。

2、超级帧N中从节点收发器传输的数据产生上游数据N。

3、A2B收发芯片通过I2S/TDM接口接收到的数据在以下超帧中通过A2B总线传输。

4、A2B总线上的数据通过以下超帧中的A2B芯片收发器的I2S/TDM接口进行传输。

5、通过A2B总线(主从或从主)传输的数据有两个超级帧的延迟，加上收发芯片中积累的任何内部延迟，以及由于导线长度造成的延迟。因此，从一个A2B收发芯片的I2S/TDM接口到另一个A2B收发芯片的I2S/TDM接口，总时延略高于两个超级帧。

3、功能描述

A2B收发机用于连接多路PCM (inter-IC声音)同步PCM (multi - channel I2S)数据，节点间距离传输(线缆长度以产品数据说明书为准)。它还将I2S的同步、时分多路复用特性扩展到一个连接多个节点的系统，其中每个节点可以使用数据、提供数据，或两者兼有。

A2B收发器支持A2B的这些功能，通过多路I2S/TDM接口与通用的dsp、fpga、asic、麦克风、adc、dac、编解码器等接口相连。通过A2B总线链路的数据是曼彻斯特编码的。该收发器还完全支持通过A2B链路进行I2C通信。A2B收发器既可以用于从节点，也可以用于主节点。默认情况下，收发器启动时为从收发器，但如果主机设置了A2B_CONTROL.MSTR，则可以配置为主收发器。

简化的四节点A2B系统图展示了一个简单的A2B系统示例。主机程序在每个节点注册，以控制A2B总线上的数据流量。从节点0和2的麦克风数据下发到主机，从节点1和2的扬声器数据从主机下发到dac。