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AVB显然已成为汽车厂商的信赖之选,Harman Connected Services媒体系统首席技术官Gordon Bechtel说道。
音视频桥接(AVB)是一项针对车载信息娱乐系统的既有标准,目前业内进行了大量车载AVB解决方案开发工作。AVB的主要用途在于实现车内信息娱乐系统所有设备的互连。这包括音响主机、后座娱乐系统、远程信息处理单元、扩音器、中央音频处理器以及前视、后视、侧视摄像头。
这些设备都通过经独立集团AVnu认证的通用技术标准互连,为汽车厂商开创了新的天地。AVnu联盟促进经认证的AVB产品连接生态系统符合以太网连接标准。
Harman Connected Services的媒体系统首席技术官Gordan Bachtel说道,AVB显然已成为汽车厂商的信赖之选。其在哈曼旗下领导的团队开发核心AVB堆栈,该堆栈可被移植到车载信息娱乐产品中。Bechtel认为AVB是哈曼的重点研究领域。
AVB设计考虑
Harman Connected Services使用Atmel SAM V71微型控制器作为通信协同处理器,与更大型的Linux应用处理器在同一块电路板上工作。这家软件公司将为汽车厂商的个性化参考平台编写代码,以超越共用参考平台。
根据自身在车载信息娱乐系统领域的经验,Bechtel带来如下车载AVB设计诀窍:
1.亚微秒精确度:网络中的所有AVB元件都连接到一个相同的精确时钟上。以太网硬件必须具备时间标准,从而保证数据包以正确的顺序抵达。Bechtel提到了Atmel | SMART SAM V71 MCU的屏幕寄存器,其能够确保硬件过滤接收到的数据包,选择正确的接收端队列。
2.低延迟:AVB相关联的数据量巨大,无论是以比特率计算还是以数据包速率计算。AVB能够允许保留数据包实现低延迟,从而保证更高优先级数据的数据包传输速度更快。设计工程师应仔细为数据定型,从而避免数据包瓶颈现象和数据溢出。
Bechtel再一次提到Atmel SAM V71微控制器,其能够提供两个支持令牌整形的优先队列,从而允许基于硬件的流量整形符合AVB的802.1Qav(FQTSS)规范。
3.1588时间戳单元:该协议用于保证(gPTP)正确且准确的支持,以便满足AVB对于精密时钟同步的要求。IEEE 802.1 AS负责时间同步,也称为通用精确时间同步协议(gPTP)。
时间戳对比单元和大量精确定时计数器是AVB所需时间同步的关键所在,从而保证听众播出时间、信息源传输速率以及媒体时钟恢复。
4.紧密耦合内存(TCM):这是一个可配置的高性能内存存取系统,允许中央处理器零等待存取数据和指令内存块。巧妙使用TCM能够大幅提升数据传输效率,这对于AVB一级数据流尤为重要。
值得注意的是,基于ARM Cortex-M7架构的微控制器增添了TCM,以便快速且确定性地执行代码。TCM是保证音频流和视频流以可控且及时方式运行的关键因素。
AVB和Cortex-M7微控制器
Cortex-M7是高性能核心,功率效率几乎是上一代Cortex-M4的两倍。Cortex-M7采用6级超标量流水线+分支预测,而M4仅有3级流水线。哈曼的Bechtel认可M7可大幅优化代码执行,而这对于实现一级音频和低功耗非常重要。
Bechtel再一次提到了SAM V71微控制器,其在基于Cortex-M7架构时,尤为适用于小型电子控制单元。“后视摄像头和功率放大器正是V71微控制器完美配合的绝佳例子”,他说道。“再者,V71微控制器能够满足汽车厂商的快速启动要求。”
信息娱乐互连依靠于以太网,且大多数情况下,主处理器不会集成以太网AVB。因此M7微控制器与V71一样,为主处理器提供该功能。对于音响主机,其能够改善面板。此外由于远程控制,其安装了调制解调器以实现调用,因此回波消除是必须的,这就需要具备DSP功能。
以音频放大器为例,其接收的特定音频格式需要通过转换、过滤和调制方可满足车内各个扬声器的要求。这意味着信息娱乐系统设计者需要同时加入以太网功能和DSP功能,而基于Cortex-M7的芯片,如V71能够以低能耗低成本实现这些功能。