一、引言
隨著車載娛樂、音響系統(tǒng)及智能駕駛技術(shù)的快速發(fā)展，車載A2B（Automotive Audio Bus）系統(tǒng)已成為現(xiàn)代汽車音頻及數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾夹g(shù)。A2B總線作為一種高性能、低延遲的音頻及控制信號傳輸技術(shù)，支持單主多從架構(gòu)，可簡化系統(tǒng)布線并提高傳輸穩(wěn)定性，廣泛應用于車載音響、主動降噪（ANC）、語音交互及智能座艙系統(tǒng)。然而，在實際應用中，A2B信號的傳輸質(zhì)量容易受到電磁干擾、線路衰減、接插件質(zhì)量以及車輛行駛環(huán)境等多種因素的影響。因此，如何對A2B信號進行精準測試，以評估其在復雜工況下的穩(wěn)定性和傳輸性能，是行業(yè)面臨的重要挑戰(zhàn)。
目前，車載A2B信號的測試主要在實驗室環(huán)境下進行，通常采用臺架測試或靜態(tài)測試的方式，對A2B音頻信號及數(shù)據(jù)傳輸進行分析。這種方法雖然能夠在可控環(huán)境下檢測系統(tǒng)性能，但由于無法模擬車輛行駛過程中可能出現(xiàn)的振動、電磁干擾、溫濕度變化等復雜因素，測試結(jié)果往往與實際應用存在較大偏差。實驗室測試缺乏真實環(huán)境下的數(shù)據(jù)支撐，難以全面反映A2B系統(tǒng)的真實運行狀態(tài)，導致在整車集成后仍可能出現(xiàn)信號衰減、數(shù)據(jù)丟失或同步誤差等問題。因此，僅依賴實驗室測試無法滿足A2B系統(tǒng)在車輛正常運行環(huán)境下的驗證需求。
為解決這一問題，本司開發(fā)了一套基于高性能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的車載A2B信號測試方案，該方案支持車輛行駛狀態(tài)下的A2B信號測試，可實時監(jiān)測信號傳輸質(zhì)量、數(shù)據(jù)同步及環(huán)境影響，并結(jié)合多維數(shù)據(jù)分析，更準確地評估A2B系統(tǒng)在真實工況下的穩(wěn)定性和傳輸性能。同時，配套分析軟件可進行信號評估、頻譜分析及異常檢測，提高測試效率。該方案不僅適用于A2B音頻信號測試，也可評估A2B總線的數(shù)據(jù)傳輸特性，為系統(tǒng)優(yōu)化、故障排查及量產(chǎn)驗證提供支持。
二、車載A2B設備介紹
車載音頻系統(tǒng)是現(xiàn)代汽車的重要組成部分，其性能直接影響用戶的聽覺體驗和智能交互能力。隨著汽車電子化程度的提升，傳統(tǒng)的模擬音頻傳輸方式已無法滿足高保真、低延遲、抗干擾性及多通道音頻傳輸?shù)男枨?。因此?span lang="EN-US" dir="ltr">A2B（Automotive Audio Bus）技術(shù)逐漸成為車載音頻傳輸?shù)闹髁鞣桨浮?/p>
A2B技術(shù)由Analog Devices公司推出，是一種高帶寬、低延遲的數(shù)字音頻總線技術(shù)，采用單主多從架構(gòu)，通過一條非屏蔽雙絞線（UTP）即可同時傳輸I2S/TDM音頻數(shù)據(jù)、I2C控制信號、時鐘及電源。相比傳統(tǒng)的I2S、TDM等音頻接口，A2B技術(shù)不僅簡化了車載音頻系統(tǒng)的布線結(jié)構(gòu)，還具備更強的抗電磁干擾能力，大幅降低系統(tǒng)成本和功耗。因此，A2B被廣泛應用于車載音響、主動降噪（ANC）、語音識別、e-Call、回聲消除及車載通信等系統(tǒng)。
在本測試方案中，車載A2B設備主要指負責音頻信號傳輸?shù)?span lang="EN-US" dir="ltr">A2B音頻模塊，該模塊通常用于連接多媒體主機（Head Unit）、功放（Amplifier）、麥克風陣列（MIC Array）及T-BOX等車載音頻組件。由于A2B技術(shù)能夠低成本、高效率地實現(xiàn)多通道音頻信號傳輸和同步，其已成為現(xiàn)代智能汽車音頻系統(tǒng)的核心通信方式。通過對A2B信號的測試，可全面評估其傳輸質(zhì)量、數(shù)據(jù)同步及抗干擾能力，確保車載音頻系統(tǒng)在復雜工況下的穩(wěn)定性和音質(zhì)表現(xiàn)。
三、具體測試方案
3.1 測試系統(tǒng)
測試系統(tǒng)采用定制化PXIe機箱，整體結(jié)構(gòu)緊湊，能夠安放于副駕駛座椅下方，在不影響車內(nèi)布局的情況下，提供高性能的數(shù)據(jù)采集和處理能力。測試過程中，車載A2B音頻信號首先接入A2B采集卡，以確保對多節(jié)點音頻信號的精準采集與同步分析。同時，雨量傳感器通過UART-USB轉(zhuǎn)換器接入控制器的USB接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)格式的兼容性轉(zhuǎn)換，以便系統(tǒng)能夠準確解析傳感器輸出的環(huán)境信息。測試系統(tǒng)示意圖如下：
圖 1 測試系統(tǒng)示意圖
此外，系統(tǒng)配備GPS模塊和雙攝像頭，用于記錄車輛的車速、位置信息、加速度數(shù)據(jù)以及車內(nèi)外環(huán)境狀況。其中，一臺攝像頭安裝于車內(nèi)，用于采集座艙環(huán)境及可能影響音頻信號的車內(nèi)干擾因素；另一臺攝像頭安裝于車前，記錄行駛過程中外部環(huán)境的變化，為數(shù)據(jù)分析提供更全面的參考。測試數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控與分析通過可觸摸顯示屏進行，顯示屏連接至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，便于測試人員隨時觀察信號質(zhì)量、環(huán)境影響及測試進程。
所有設備均通過供電模塊供電，該模塊由車載電壓器提供穩(wěn)定的電源輸入，以保障系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。在整個測試過程中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了車載A2B信號的高效采集，還通過環(huán)境數(shù)據(jù)的同步記錄，為A2B信號在真實行駛環(huán)境中的分析提供了可靠支撐。
3.2 ASMC分析軟件
ASMC分析軟件是本測試方案的軟件核心，負責采集數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控、處理和可視化分析。該軟件由本司自主開發(fā)，針對車載A2B信號的測試需求進行了優(yōu)化，能夠在車輛行駛過程中提供高效的數(shù)據(jù)分析能力。軟件支持實時監(jiān)控與數(shù)據(jù)記錄，測試人員可隨時查看A2B音頻信號、GPS數(shù)據(jù)、環(huán)境傳感器數(shù)據(jù)及攝像頭畫面，并進行實時存儲。此外，軟件具備異常檢測與警告功能，能夠結(jié)合車速、位置信息自動識別信號異常情況，并提供警告提示，便于測試人員及時調(diào)整測試方案。
在數(shù)據(jù)分析方面，ASMC軟件支持多維數(shù)據(jù)同步與可視化，可通過頻譜分析、信號對比及波形回放等方式，評估A2B信號的傳輸穩(wěn)定性、同步精度及外部環(huán)境影響。軟件還提供便捷的用戶交互功能，如一鍵數(shù)據(jù)標記、一鍵暫停功能，以提高測試操作的便捷性。此外，ASMC軟件支持數(shù)據(jù)裁剪與過濾，用戶可根據(jù)車速、時間、GPS路徑等條件篩選目標數(shù)據(jù)，并自動導出，優(yōu)化后續(xù)分析流程。
ASMC軟件與PXIe數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的深度集成，使得本測試方案能夠在真實行駛環(huán)境下提供高精度、高效率的數(shù)據(jù)采集與分析能力，為A2B系統(tǒng)的優(yōu)化設計、故障診斷及性能評估提供有力支撐。軟件界面示意圖如下：
圖 2 軟件界面示意圖
3.3 測試方法
本測試方案采用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對A2B信號及外部環(huán)境數(shù)據(jù)進行實時采集與分析。在車輛行駛過程中，A2B采集卡負責采集車載A2B音頻信號，并對多節(jié)點音頻數(shù)據(jù)進行同步記錄和處理。與此同時，控制器接收雨量傳感器的實時數(shù)據(jù)，并通過GPS模塊記錄車輛的車速、位置和加速度信息。此外，車內(nèi)與車前攝像頭同步采集環(huán)境視頻數(shù)據(jù)，為分析行駛工況對A2B信號的影響提供參考。
所有采集到的數(shù)據(jù)將由安裝在控制器上的ASMC軟件進行統(tǒng)一管理和分析。該軟件由本司自主開發(fā)，具備高度集成的數(shù)據(jù)處理和可視化能力，能夠?qū)?span lang="EN-US" dir="ltr">A2B信號的傳輸質(zhì)量、環(huán)境因素的影響以及異常情況進行實時監(jiān)測，并支持數(shù)據(jù)存儲和回放，以便后續(xù)分析和比對。通過數(shù)據(jù)同步、信號分析及異常檢測功能，系統(tǒng)能夠精準評估A2B信號在真實行駛環(huán)境中的穩(wěn)定性和可靠性。
通過上述測試方法，本方案能夠在復雜工況下全面評估A2B系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量、同步精度及環(huán)境適應性，為系統(tǒng)優(yōu)化、故障診斷及應用驗證提供強有力的數(shù)據(jù)支撐。
3.4 測試方案分析
本測試方案通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對車載A2B信號的傳輸質(zhì)量、同步精度及環(huán)境適應性進行全面評估，以驗證車載A2B發(fā)聲設備在實際工況下的性能穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的車載A2B信號測試通常局限于實驗室環(huán)境，難以全面反映車輛行駛過程中可能出現(xiàn)的信號衰減、電磁干擾、環(huán)境噪聲及系統(tǒng)負載變化等因素對音頻設備的影響，而本方案的優(yōu)勢在于能夠在真實行駛環(huán)境下，對車載A2B信號的傳輸特性及其傳輸質(zhì)量進行多維度監(jiān)測與分析。
測試系統(tǒng)采用高集成度PXIe架構(gòu)，將A2B采集卡、控制器、存儲模塊及供電系統(tǒng)整合于一體，極大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在數(shù)據(jù)采集方面，系統(tǒng)支持最多10個A2B音頻節(jié)點、32通道音頻信號的同步采集，能夠準確捕捉多節(jié)點系統(tǒng)的信號傳輸特性，確保數(shù)據(jù)的高精度和完整性。同時，系統(tǒng)配備16TB NVMe存儲卡，具備大于6GB/s的數(shù)據(jù)傳輸能力，可滿足長時間、高速率數(shù)據(jù)采集的需求，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析提供充足的存儲支持。
除了A2B信號的采集與存儲，本方案還具備多維數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析能力。系統(tǒng)能夠同步采集車輛的車速、GPS軌跡、雨量數(shù)據(jù)及車內(nèi)外視頻信息，并通過ASMC軟件對這些數(shù)據(jù)進行自動匹配和關(guān)聯(lián)分析。通過對比不同工況下的A2B信號特性，可以識別信號衰減、丟失、同步誤差及外部環(huán)境干擾對系統(tǒng)性能的影響。數(shù)據(jù)分析軟件還支持信號裁剪、波形對比及異常檢測，使測試人員能夠快速定位潛在問題，并為系統(tǒng)優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。
本測試方案的核心優(yōu)勢在于其高集成度、高精度的數(shù)據(jù)采集能力及多維數(shù)據(jù)融合分析能力。通過在車輛行駛過程中實時監(jiān)測A2B信號，本方案能夠有效彌補傳統(tǒng)實驗室測試的局限性，為A2B系統(tǒng)的優(yōu)化設計、故障排查及量產(chǎn)驗證提供可靠依據(jù)。
四、核心測試設備介紹
本測試方案采用高性能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以確保A2B信號及相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù)的精準采集、存儲與分析。系統(tǒng)主要由PXIe存儲卡、PXIe控制器、A2B采集卡及ASMC分析軟件組成，各設備在測試過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，確保測試數(shù)據(jù)的完整性、實時性及高效處理能力。
4.1 PXIe存儲卡
PXIe存儲卡負責采集系統(tǒng)中的大容量數(shù)據(jù)存儲任務，以支持長時間、高速率的數(shù)據(jù)記錄需求。該存儲卡采用NVMe協(xié)議，具備高吞吐量和低延遲的特點，能夠在緊湊的PXIe機箱結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)大容量存儲。其主機接口為PCI Express X8 GEN3，支持高達8GB/s的數(shù)據(jù)傳輸帶寬，可滿足A2B信號及環(huán)境數(shù)據(jù)的高精度存儲需求。此外，該存儲卡支持數(shù)據(jù)連續(xù)寫入速率超過6GB/s，確保數(shù)據(jù)采集的完整性和實時性，并兼容Windows操作系統(tǒng)，提供高效的數(shù)據(jù)存取能力。
圖 3 存儲卡
4.2 PXIe控制器
PXIe控制器是整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心計算單元，負責數(shù)據(jù)處理、同步分析及通信管理?？刂破鞔钶d高性能處理器，支持多線程計算能力，能夠滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和多任務運行需求。標配大容量DDR4內(nèi)存，并可根據(jù)實際需求擴展，以適應不同測試場景的計算要求。存儲方面，系統(tǒng)采用固態(tài)硬盤，并可擴展更大容量的存儲設備，以支持長時間數(shù)據(jù)存儲需求。此外，控制器配備豐富的外部接口，包括多個USB端口及千兆以太網(wǎng)口，便于數(shù)據(jù)傳輸和設備擴展。該設備符合PXIe規(guī)范，可在高溫、振動等復雜車載環(huán)境下穩(wěn)定運行，為整個測試系統(tǒng)提供高效、可靠的計算支持。
圖 4 控制器
4.3 A2B采集卡
A2B采集卡是本測試方案的關(guān)鍵模塊，負責車載A2B信號的高精度采集和實時處理。該采集卡采用PXIe模塊化設計，支持高分辨率、高采樣率的數(shù)據(jù)采集，可同時采集多個A2B節(jié)點的音頻信號，并支持多通道的同步數(shù)據(jù)處理。其設計符合A2B總線主從節(jié)點測試標準，能夠精確測量A2B信號的傳輸質(zhì)量、時鐘同步及環(huán)境干擾影響。高精度數(shù)據(jù)采集能力使其適用于復雜車載音頻系統(tǒng)的分析，確保音頻信號的完整性和低延遲傳輸。
圖 5 A2B采集卡
五、結(jié)語
本司提出的基于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的車載A2B信號測試方案，能夠在車輛實際行駛環(huán)境中，對A2B信號的傳輸穩(wěn)定性、同步精度及環(huán)境影響進行精準監(jiān)測與分析，從而全面評估車載A2B音頻系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。
通過該方案的實施，可以突破傳統(tǒng)實驗室測試的局限，在多變的行駛工況下，對A2B信號的完整性、抗干擾能力及傳輸特性進行深入研究。這為車載音頻系統(tǒng)的優(yōu)化設計、性能提升和工程應用提供了可靠的數(shù)據(jù)支持，助力A2B技術(shù)在智能汽車領(lǐng)域的進一步發(fā)展。
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