【導讀】A2B是一種雙向高帶寬數字音頻總線，能夠在很長的距離上（節點間的距離長達30 m
，整個總線長度為300 m），使用一條2線式非屏蔽雙絞線(UTP)電纜傳輸I2S/TDM/PDM數據
、I2C/SPI控製信息以及時鍾和供電信號。該總線在汽車應用和統一通信應用中已經非常成熟。通過不斷的深入開發
，A2B還可用於許多商業和工業用途。

摘要

ADI公司A²B®總線的全新增強功能為數據和音頻傳輸與分發帶來新的發展。智能樓宇、大廳、房間或智能家居均可從新型收發器的眾多集成特性中獲益。新的A2B增強功能包括總線長度更長，可達300米
，並且總線功率更高，可達50 W。本文重點介紹了這些增強功能如何幫助打造更複雜的係統。文中展示了一些應用示例，其中A2B總線可以幫助簡化布線架構，而涉及的硬件和軟件工作量非常少。

引言

A2B是一種雙向高帶寬數字音頻總線，能夠在很長的距離上（節點間的距離長達30 m
，整個總線長度為300 m）
，使用一條2線式非屏蔽雙絞線(UTP)電纜傳輸I2S/TDM/PDM數據、I2C/SPI控製信息以及時鍾和供電信號。該總線在汽車應用和統一通信應用中已經非常成熟。通過不斷的深入開發，A2B還可用於許多商業和工業用途。

商業
、辦公和公共建築要求公共廣播係統(PA)持續可用。PA是由麥克風、放大器、揚聲器和相關設備組成的電子係統。它能提高人聲、樂(le)器(qi)或(huo)其(qi)他(ta)聲(sheng)源(yuan)的(de)響(xiang)度(du)。舉(ju)例(li)而(er)言(yan)，這(zhe)種(zhong)係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)取(qu)代(dai)傳(chuan)統(tong)的(de)警(jing)報(bao)係(xi)統(tong)。在(zai)緊(jin)急(ji)情(qing)況(kuang)下(xia)，清(qing)晰(xi)的(de)語(yu)音(yin)指(zhi)示(shi)比(bi)傳(chuan)統(tong)的(de)警(jing)報(bao)器(qi)更(geng)能(neng)有(you)效(xiao)地(di)引(yin)導(dao)人(ren)們(men)做(zuo)出(chu)正(zheng)確(que)的(de)反(fan)應(ying)，幫(bang)助(zhu)人(ren)們(men)更(geng)好(hao)地(di)理(li)解(jie)情(qing)況(kuang)
，並(bing)有(you)可(ke)能(neng)避(bi)免(mian)災(zai)難(nan)的(de)發(fa)生(sheng)。

此外，音樂分發
、語音警報、廣guang播bo和he對dui講jiang功gong能neng可ke以yi成cheng為wei該gai係xi統tong的de一yi部bu分fen，係xi統tong的de複fu雜za性xing因yin而er會hui增zeng加jia。隨sui著zhe係xi統tong不bu斷duan發fa展zhan，以yi及ji對dui額e外wai廣guang播bo功gong能neng的de需xu求qiu不bu斷duan增zeng加jia，設she計ji變bian得de越yue來lai越yue複fu雜za。A2B技術可能有助於滿足這一需求。

為(wei)了(le)服(fu)務(wu)大(da)量(liang)節(jie)點(dian)，使(shi)用(yong)以(yi)太(tai)網(wang)作(zuo)為(wei)物(wu)理(li)層(ceng)時(shi)
，每(mei)個(ge)節(jie)點(dian)都(dou)需(xu)要(yao)配(pei)備(bei)昂(ang)貴(gui)的(de)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)。此(ci)方(fang)法(fa)常(chang)用(yong)於(yu)簡(jian)單(dan)的(de)音(yin)頻(pin)和(he)控(kong)製(zhi)設(she)備(bei)。除(chu)以(yi)太(tai)網(wang)外(wai)，100V線xian路lu也ye被bei使shi用yong，並bing具ju有you通tong過guo電dian纜lan傳chuan輸shu電dian力li的de優you勢shi，但dan它ta們men在zai一yi個ge方fang向xiang上shang隻zhi能neng傳chuan輸shu一yi個ge音yin頻pin信xin號hao
，無wu法fa添tian加jia數shu據ju通tong信xin
，並bing且qie所suo需xu的de變bian壓ya器qi非fei常chang笨ben重zhong。

這就是A2B發揮作用的地方。A2B讓本地相關設備（如揚聲器、麥克風、對講站、控製麵板和傳感器）能夠通過簡單線纜以菊花鏈形式連接起來。

A2B易於使用和實施，是理想的解決方案。A2B收發器可以連接到設備，用戶將獲得64個雙向音頻通道（32個下行通道和32個上行通道），這些通道可以配對，與位於端點的外圍設備進行I2C/SPI/GPIO通信。無需開發或使用更複雜的時隙協議棧。

A2B是一種高速雙向時間同步總線，可傳輸I2S/TDM以及I²C
、SPI
、GPIO數據，數據速率為50 Mbps。這種高速數據傳輸的優勢是任意兩個節點之間的延遲低至50 μs。

借助非屏蔽雙絞線(UTP)，可將多達17個節點（包括主節點）以菊花鏈形式連接到一條總線上。總線長度可長達300米，而每個節點之間的距離可達30米。通信可以從一個節點到另一個節點
，這意味著如果選擇48 kHz和16位
，則每個節點都可以向任何其他節點發送32個音頻通道。數據大小可以根據不同的需求確定，數據速率可以設置為1.5 kHz至192 kHz之間。數據寬度越小、數據速率越低
，可用通道數越多。

另一大亮點是總線功率，整條總線可以傳輸高達50 W的功率。因此，節點可以通過總線遠程供電，而無需額外的本地電源。中等輸出功率的揚聲器節點也可以通過A²B總線供電。但是，如果功率需求更高，則需要外部電源。

圖1.A2B網絡及其相連模塊的設置示例。

圖1展示了A2B總線的靈活性，它能簡化係統設計和配置。由於收發器已經集成了許多模塊和接口
，因此通常不需要單獨的微控製器即可運行。

如圖所示，簡單的節點是一個麥克風陣列
，它采用AD2437收發器。可連接多達四個PDM麥(mai)克(ke)風(feng)。這(zhe)種(zhong)麥(mai)克(ke)風(feng)陣(zhen)列(lie)可(ke)用(yong)於(yu)定(ding)位(wei)噪(zao)聲(sheng)源(yuan)以(yi)執(zhi)行(xing)噪(zao)聲(sheng)消(xiao)除(chu)，或(huo)找(zhao)到(dao)音(yin)頻(pin)的(de)到(dao)達(da)方(fang)向(xiang)。在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)，可(ke)以(yi)從(cong)相(xiang)鄰(lin)背(bei)景(jing)噪(zao)聲(sheng)中(zhong)提(ti)取(qu)該(gai)音(yin)頻(pin)源(yuan)。由(you)於(yu)總(zong)線(xian)延(yan)遲(chi)非(fei)常(chang)低(di)


，此(ci)陣(zhen)列(lie)不(bu)一(yi)定(ding)需(xu)要(yao)位(wei)於(yu)同(tong)一(yi)個(ge)節(jie)點(dian)上(shang)。它(ta)可(ke)以(yi)輕(qing)鬆(song)地(di)分(fen)布(bu)於(yu)房(fang)間(jian)內(nei)不(bu)同(tong)位(wei)置(zhi)的(de)多(duo)個(ge)節(jie)點(dian)。電(dian)源(yuan)將(jiang)從(cong)總(zong)線(xian)獲(huo)取(qu)，因(yin)為(wei)此(ci)節(jie)點(dian)的(de)功(gong)耗(hao)非(fei)常(chang)低(di)，無(wu)需(xu)單(dan)獨(du)的(de)電(dian)源(yuan)。因(yin)此(ci)，解(jie)決(jue)方(fang)案(an)非(fei)常(chang)小(xiao)且(qie)易(yi)於(yu)安(an)裝(zhuang)。例(li)如(ru)，我(wo)們(men)設(she)計(ji)過(guo)一(yi)個(ge)尺(chi)寸(cun)為(wei)35mm × 19mm的節點，其中包括導線連接器和總線電源電路。

如果需要更複雜的功能，可以通過I2S輸出將單獨的D類或任何其他功率放大器連接到AD2437。此外，還可以連接音頻編解碼器。由於音頻通常不會隨時中斷
，因此可以采用I2C接口來並行設置功率放大器或編解碼器。借助這種配置，可以創建一個簡單的總線供電對講終端。AD2437還具有GPIO，其中一些提供脈衝寬度調製(PWM)輸出。這可以用作鍵盤端口輸入來與主機交互。如果按下某個鍵，主機就會收到中斷，從而可以建立通信。PWM輸出可用於指示通信是否處於活動狀態，驅動LED（指示連接狀態），以及指示所需的所有其他信息。這種簡單但有效的功能不需要單獨的微控製器，整個係統的軟件工作得以簡化。

複雜度更高的對講終端（如帶有圖形用戶界麵(GUI)）可以使用微控製器通過SPI獲取數據。請注意
，SPI總線最大速度為10 Mbps。

對於純揚聲器節點（可能位於天花板或建築物的其他部分
，需要更高輸出功率），外部電源將足以滿足需求。總線電源不需要插入到主機節點
，可以將其插入到任何中間節點的某個位置，以減輕電纜內的電流壓力。

圖2.公共廣播係統示例。

在很多其他應用中，功能豐富的A2B也優於以前使用的技術，可以取而代之。這些應用包括需要通信和多通道音頻傳輸的應用。

護士呼叫/通知係統由以太網配置組成，複雜度較低。在這種情況下，將有一個房間控製器通過以太網連接，但與患者終端的連接將通過A2B運行。此配置能夠通過一根UTP電纜將所有必要的音頻、數據和電源傳輸到房間內分布的多達16張床位。每個終端都可以輕鬆配備一個小型微控製器，以便為每位患者提供豐富的音頻通道選擇。顯示屏可以指示通道選擇、時間和警報狀態。警報按鈕可以直接連接到其中一個GPIO，以(yi)觸(chu)發(fa)房(fang)間(jian)控(kong)製(zhi)器(qi)上(shang)的(de)中(zhong)斷(duan)。此(ci)外(wai)，如(ru)果(guo)患(huan)者(zhe)行(xing)動(dong)受(shou)限(xian)
，選(xuan)定(ding)的(de)終(zhong)端(duan)可(ke)以(yi)即(ji)時(shi)將(jiang)麥(mai)克(ke)風(feng)信(xin)號(hao)傳(chuan)輸(shu)到(dao)房(fang)間(jian)控(kong)製(zhi)器(qi)。係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)轉(zhuan)換(huan)選(xuan)定(ding)的(de)關(guan)鍵(jian)詞(ci)並(bing)觸(chu)發(fa)警(jing)報(bao)。

由(you)於(yu)此(ci)環(huan)境(jing)的(de)安(an)裝(zhuang)可(ke)能(neng)變(bian)化(hua)多(duo)端(duan)
，因(yin)此(ci)係(xi)統(tong)必(bi)須(xu)支(zhi)持(chi)方(fang)便(bian)地(di)修(xiu)改(gai)其(qi)設(she)置(zhi)。網(wang)絡(luo)中(zhong)終(zhong)端(duan)的(de)添(tian)加(jia)和(he)刪(shan)除(chu)將(jiang)由(you)主(zhu)機(ji)提(ti)供(gong)的(de)即(ji)插(cha)即(ji)用(yong)協(xie)議(yi)棧(zhan)處(chu)理(li)。為(wei)了(le)在(zai)移(yi)除(chu)的(de)終(zhong)端(duan)上(shang)保(bao)持(chi)菊(ju)花(hua)鏈(lian)配(pei)置(zhi)，可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)一(yi)個(ge)小(xiao)型(xing)適(shi)配(pei)器(qi)來(lai)橋(qiao)接(jie)缺(que)失(shi)的(de)節(jie)點(dian)。如(ru)果(guo)通(tong)信(xin)中(zhong)斷(duan)，診(zhen)斷(duan)程(cheng)序(xu)將(jiang)報(bao)告(gao)故(gu)障(zhang)。

A2B總zong線xian的de超chao低di延yan遲chi和he完wan全quan同tong步bu行xing為wei對dui櫃gui台tai對dui講jiang係xi統tong也ye有you益yi。多duo個ge麥mai克ke風feng可ke以yi位wei於yu不bu同tong位wei置zhi，使shi用yong波bo束shu成cheng形xing技ji術shu清qing晰xi地di分fen離li櫃gui台tai前qian講jiang話hua者zhe的de聲sheng音yin通tong道dao。所suo有you來lai自zi鄰lin近jin人ren員yuan的de背bei景jing噪zao音yin都dou將jiang被bei抑yi製zhi。任ren何he隔ge音yin屏ping障zhang（如玻璃牆）之間都可以建立清晰的對話。通常

，櫃台、醫院的隔離區域或潔淨室設施都很適合采用此類解決方案。

圖3.櫃台對講係統示例。

類似地
，監獄對講係統中的所有麥克風數據都可以傳輸到主機係統
，許多音頻通道（如不同的無線電頻道）可以廣播到每間牢房。

使(shi)用(yong)波(bo)束(shu)成(cheng)形(xing)的(de)另(ling)一(yi)個(ge)典(dian)型(xing)例(li)子(zi)是(shi)會(hui)議(yi)係(xi)統(tong)，允(yun)許(xu)在(zai)會(hui)議(yi)室(shi)中(zhong)放(fang)置(zhi)許(xu)多(duo)麥(mai)克(ke)風(feng)。語(yu)音(yin)轉(zhuan)文(wen)本(ben)係(xi)統(tong)需(xu)要(yao)能(neng)夠(gou)將(jiang)不(bu)同(tong)說(shuo)話(hua)者(zhe)的(de)音(yin)頻(pin)信(xin)號(hao)清(qing)晰(xi)分(fen)離(li)。由(you)於(yu)延(yan)遲(chi)低(di)
，所(suo)有(you)麥(mai)克(ke)風(feng)通(tong)道(dao)可(ke)以(yi)同(tong)時(shi)傳(chuan)輸(shu)到(dao)主(zhu)機(ji)控(kong)製(zhi)器(qi)或(huo)數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)器(qi)(DSP)，以計算不同的波束位置。

另(ling)一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)是(shi)使(shi)用(yong)座(zuo)位(wei)到(dao)座(zuo)位(wei)桌(zhuo)麵(mian)麥(mai)克(ke)風(feng)或(huo)耳(er)機(ji)，並(bing)將(jiang)其(qi)連(lian)接(jie)到(dao)口(kou)譯(yi)係(xi)統(tong)。在(zai)這(zhe)裏(li)
，所(suo)有(you)與(yu)會(hui)者(zhe)都(dou)可(ke)以(yi)獲(huo)得(de)自(zi)動(dong)翻(fan)譯(yi)成(cheng)各(ge)自(zi)母(mu)語(yu)的(de)個(ge)性(xing)化(hua)音(yin)頻(pin)數(shu)據(ju)。通(tong)過(guo)使(shi)用(yong)較(jiao)低(di)質(zhi)量(liang)的(de)音(yin)頻(pin)帶(dai)寬(kuan)，係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)支(zhi)持(chi)相(xiang)當(dang)多(duo)的(de)通(tong)道(dao)。因(yin)此(ci)
，主(zhu)機(ji)可(ke)以(yi)接(jie)收(shou)所(suo)有(you)麥(mai)克(ke)風(feng)信(xin)號(hao)
，並(bing)輕(qing)鬆(song)進(jin)行(xing)優(you)先(xian)級(ji)排(pai)序(xu)。排(pai)序(xu)方(fang)式(shi)可(ke)以(yi)基(ji)於(yu)信(xin)號(hao)強(qiang)度(du)從(cong)高(gao)到(dao)低(di)
，也(ye)可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)係(xi)統(tong)控(kong)製(zhi)的(de)方(fang)式(shi)
，僅(jin)向(xiang)選(xuan)定(ding)的(de)人(ren)員(yuan)開(kai)放(fang)語(yu)音(yin)。在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)，所(suo)有(you)終(zhong)端(duan)都(dou)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)總(zong)線(xian)供(gong)電(dian)
，而(er)不(bu)需(xu)要(yao)在(zai)桌(zhuo)子(zi)上(shang)布(bu)置(zhi)局(ju)部(bu)電(dian)源(yuan)。

家用自動化係統日益普及

，其便捷的燈光、暖氣、空(kong)調(tiao)和(he)卷(juan)簾(lian)控(kong)製(zhi)功(gong)能(neng)廣(guang)為(wei)人(ren)知(zhi)。除(chu)此(ci)之(zhi)外(wai)

，這(zhe)些(xie)係(xi)統(tong)還(hai)需(xu)要(yao)將(jiang)音(yin)頻(pin)分(fen)發(fa)到(dao)許(xu)多(duo)房(fang)間(jian)。這(zhe)樣(yang)，您(nin)在(zai)房(fang)屋(wu)的(de)任(ren)何(he)位(wei)置(zhi)都(dou)能(neng)聽(ting)到(dao)門(men)鈴(ling)聲(sheng)
，即(ji)使(shi)在(zai)浴(yu)室(shi)中(zhong)聆(ling)聽(ting)高(gao)音(yin)頻(pin)品(pin)質(zhi)的(de)收(shou)藏(zang)播(bo)放(fang)列(lie)表(biao)也(ye)不(bu)例(li)外(wai)。將(jiang)音(yin)頻(pin)流(liu)傳(chuan)輸(shu)到(dao)家(jia)中(zhong)任(ren)何(he)位(wei)置(zhi)的(de)功(gong)能(neng)，以(yi)及(ji)支(zhi)持(chi)麥(mai)克(ke)風(feng)通(tong)過(guo)語(yu)音(yin)命(ming)令(ling)控(kong)製(zhi)房(fang)屋(wu)的(de)功(gong)能(neng)，都(dou)非(fei)常(chang)實(shi)用(yong)。相(xiang)較(jiao)於(yu)通(tong)過(guo)WLAN進行無線連接，有線連接可提供更可靠的鏈路並減輕無線流量負載。

A2B非常適合專業音頻係統
、家庭錄音室和現場舞台設施，利用CAT5或XLR等現有電纜技術就能輕鬆實現音頻連接。觀看視頻，了解更多信息：A2B：不限於汽車應用——錄音室耳機混頻器演示。

讓我們來更深入了解A2B總線

，以及它如何能夠雙向處理如此多的音頻通道。A2B總線以48 kHz心跳的方式通過總線發送超幀。數據以1024倍的速率傳輸
，總線上的數據流頻率達到49.152 MHz。超幀由兩部分組成：一部分是上行
，另一部分是下行，通信由同步控製幀和同步響應幀啟動。在下行/上行時隙內插入所有I2S/TDM數據、I2C數據、GPIO和中斷信息。

主(zhu)機(ji)生(sheng)成(cheng)時(shi)鍾(zhong)，所(suo)有(you)節(jie)點(dian)與(yu)該(gai)時(shi)鍾(zhong)同(tong)步(bu)，使(shi)得(de)係(xi)統(tong)始(shi)終(zhong)同(tong)步(bu)。同(tong)步(bu)控(kong)製(zhi)幀(zhen)中(zhong)的(de)前(qian)同(tong)步(bu)碼(ma)確(que)保(bao)所(suo)有(you)節(jie)點(dian)同(tong)步(bu)並(bing)且(qie)可(ke)向(xiang)外(wai)設(she)提(ti)供(gong)時(shi)鍾(zhong)。這(zhe)樣(yang)做(zuo)的(de)好(hao)處(chu)是(shi)整(zheng)個(ge)音(yin)頻(pin)鏈(lian)不(bu)需(xu)要(yao)額(e)外(wai)的(de)時(shi)鍾(zhong)、本地振蕩器或異步采樣速率轉換器。

圖4.A2B超幀。

圖5.A2B數據流。

啟動時，直連到第一個A2B收發器芯片（如AD2437）的主機處理器將把它設置為主節點。主機處理器提供穩定的48 kHz信號，收發器將開始用其鎖相環(PLL)鎖定該信號。主節點設置完成後，它開始逐個啟動子節點。

SigmaStudio+軟件支持全係統設置，包括音頻通道和節點配置。它是一款圖形化編程、診斷和調整工具
，允許設計人員添加音頻編解碼器、D類放大器等外設，輕鬆創建A2B網絡的圖形用戶界麵。針對Linux係統的軟件協議棧和即插即用協議棧都已提供，便於在運行期間添加或刪除總線上的節點。

帶XLR或RJ45連接器的主評估模塊或子節點評估模塊支持A2B
，包括電源傳輸。

結論

新型A2B收(shou)發(fa)器(qi)的(de)功(gong)能(neng)進(jin)一(yi)步(bu)增(zeng)強(qiang)
，例(li)如(ru)電(dian)纜(lan)更(geng)長(chang)且(qie)總(zong)線(xian)功(gong)率(lv)更(geng)高(gao)，這(zhe)為(wei)各(ge)種(zhong)應(ying)用(yong)開(kai)拓(tuo)了(le)廣(guang)泛(fan)的(de)機(ji)會(hui)，尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)需(xu)要(yao)通(tong)過(guo)簡(jian)單(dan)布(bu)線(xian)將(jiang)多(duo)個(ge)音(yin)頻(pin)通(tong)道(dao)連(lian)接(jie)到(dao)控(kong)製(zhi)數(shu)據(ju)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)。如(ru)果(guo)總(zong)線(xian)上(shang)連(lian)接(jie)的(de)設(she)備(bei)既(ji)有(you)簡(jian)單(dan)節(jie)點(dian)，也(ye)有(you)複(fu)雜(za)節(jie)點(dian)
，那(na)麼(me)總(zong)線(xian)允(yun)許(xu)即(ji)使(shi)在(zai)不(bu)太(tai)複(fu)雜(za)的(de)節(jie)點(dian)上(shang)也(ye)能(neng)采(cai)用(yong)低(di)成(cheng)本(ben)硬(ying)件(jian)實(shi)現(xian)。即(ji)使(shi)在(zai)非(fei)音(yin)頻(pin)應(ying)用(yong)中(zhong)，例(li)如(ru)準(zhun)確(que)同(tong)步(bu)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)網(wang)絡(luo)
，A2B也能顯著簡化應用。

(來源：ADI
，作者：Roland Prager，現場應用工程師）

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