一、引言

隨著車載娛樂(lè)、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(hào)傳輸技術(shù)，支持單主多從架構(gòu)，可簡(jiǎn)化系統(tǒng)布線并提高傳輸穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于車載音響、主動(dòng)降噪（ANC）、語(yǔ)音交互及智能座艙系統(tǒng)。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，A2B信號(hào)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(duì)A2B信號(hào)進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)試，以評(píng)估其在復(fù)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(hào)的測(cè)試主要在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行，通常采用臺(tái)架測(cè)試或靜態(tài)測(cè)試的方式，對(duì)A2B音頻信號(hào)及數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行分析。這種方法雖然能夠在可控環(huán)境下檢測(cè)系統(tǒng)性能，但由于無(wú)法模擬車輛行駛過(guò)程中可能出現(xiàn)的振動(dòng)、電磁干擾、溫濕度變化等復(fù)雜因素，測(cè)試結(jié)果往往與實(shí)際應(yīng)用存在較大偏差。實(shí)驗(yàn)室測(cè)試缺乏真實(shí)環(huán)境下的數(shù)據(jù)支撐，難以全面反映A2B系統(tǒng)的真實(shí)運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致在整車集成后仍可能出現(xiàn)信號(hào)衰減、數(shù)據(jù)丟失或同步誤差等問(wèn)題。因此，僅依賴實(shí)驗(yàn)室測(cè)試無(wú)法滿足A2B系統(tǒng)在車輛正常運(yùn)行環(huán)境下的驗(yàn)證需求。

為解決這一問(wèn)題，本司開(kāi)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(hào)測(cè)試方案，該方案支持車輛行駛狀態(tài)下的A2B信號(hào)測(cè)試，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信號(hào)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(zhǔn)確地評(píng)估A2B系統(tǒng)在真實(shí)工況下的穩(wěn)定性和傳輸性能。同時(shí)，配套分析軟件可進(jìn)行信號(hào)評(píng)估、頻譜分析及異常檢測(cè)，提高測(cè)試效率。該方案不僅適用于A2B音頻信號(hào)測(cè)試，也可評(píng)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(yàn)證提供支持。

二、車載A2B設(shè)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(tīng)覺(jué)體驗(yàn)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(wú)法滿足高保真、低延遲、抗干擾性及多通道音頻傳輸?shù)男枨蟆Ｒ虼耍珹2B（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(guò)一條非屏蔽雙絞線（UTP）即可同時(shí)傳輸I2S/TDM音頻數(shù)據(jù)、I2C控制信號(hào)、時(shí)鐘及電源。相比傳統(tǒng)的I2S、TDM等音頻接口，A2B技術(shù)不僅簡(jiǎn)化了車載音頻系統(tǒng)的布線結(jié)構(gòu)，還具備更強(qiáng)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(yīng)用于車載音響、主動(dòng)降噪（ANC）、語(yǔ)音識(shí)別、e-Call、回聲消除及車載通信等系統(tǒng)。

在本測(cè)試方案中，車載A2B設(shè)備主要指負(fù)責(zé)音頻信號(hào)傳輸?shù)腁2B音頻模塊，該模塊通常用于連接多媒體主機(jī)（Head Unit）、功放（Amplifier）、麥克風(fēng)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(shí)現(xiàn)多通道音頻信號(hào)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(guò)對(duì)A2B信號(hào)的測(cè)試，可全面評(píng)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(fù)雜工況下的穩(wěn)定性和音質(zhì)表現(xiàn)。

三、具體測(cè)試方案

3.1測(cè)試系統(tǒng)

測(cè)試系統(tǒng)采用定制化PXIe機(jī)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(cè)試過(guò)程中，車載A2B音頻信號(hào)首先接入A2B采集卡，以確保對(duì)多節(jié)點(diǎn)音頻信號(hào)的精準(zhǔn)采集與同步分析。同時(shí)，雨量傳感器通過(guò)UART-USB轉(zhuǎn)換器接入控制器的USB接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式的兼容性轉(zhuǎn)換，以便系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確解析傳感器輸出的環(huán)境信息。測(cè)試系統(tǒng)示意圖如下：

圖1測(cè)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(tái)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(hào)的車內(nèi)干擾因素；另一臺(tái)攝像頭安裝于車前，記錄行駛過(guò)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(cè)試數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與分析通過(guò)可觸摸顯示屏進(jìn)行，顯示屏連接至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，便于測(cè)試人員隨時(shí)觀察信號(hào)質(zhì)量、環(huán)境影響及測(cè)試進(jìn)程。

所有設(shè)備均通過(guò)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(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了車載A2B信號(hào)的高效采集，還通過(guò)環(huán)境數(shù)據(jù)的同步記錄，為A2B信號(hào)在真實(shí)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(cè)試方案的軟件核心，負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、處理和可視化分析。該軟件由本司自主開(kāi)發(fā)，針對(duì)車載A2B信號(hào)的測(cè)試需求進(jìn)行了優(yōu)化，能夠在車輛行駛過(guò)程中提供高效的數(shù)據(jù)分析能力。軟件支持實(shí)時(shí)監(jiān)控與數(shù)據(jù)記錄，測(cè)試人員可隨時(shí)查看A2B音頻信號(hào)、GPS數(shù)據(jù)、環(huán)境傳感器數(shù)據(jù)及攝像頭畫(huà)面，并進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。此外，軟件具備異常檢測(cè)與警告功能，能夠結(jié)合車速、位置信息自動(dòng)識(shí)別信號(hào)異常情況，并提供警告提示，便于測(cè)試人員及時(shí)調(diào)整測(cè)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(guò)頻譜分析、信號(hào)對(duì)比及波形回放等方式，評(píng)估A2B信號(hào)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(biāo)記、一鍵暫停功能，以提高測(cè)試操作的便捷性。此外，ASMC軟件支持?jǐn)?shù)據(jù)裁剪與過(guò)濾，用戶可根據(jù)車速、時(shí)間、GPS路徑等條件篩選目標(biāo)數(shù)據(jù)，并自動(dòng)導(dǎo)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(cè)試方案能夠在真實(shí)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(shè)計(jì)、故障診斷及性能評(píng)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(cè)試方法

本測(cè)試方案采用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)A2B信號(hào)及外部環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與分析。在車輛行駛過(guò)程中，A2B采集卡負(fù)責(zé)采集車載A2B音頻信號(hào)，并對(duì)多節(jié)點(diǎn)音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行同步記錄和處理。與此同時(shí)，控制器接收雨量傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并通過(guò)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(duì)A2B信號(hào)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(jìn)行統(tǒng)一管理和分析。該軟件由本司自主開(kāi)發(fā)，具備高度集成的數(shù)據(jù)處理和可視化能力，能夠?qū)2B信號(hào)的傳輸質(zhì)量、環(huán)境因素的影響以及異常情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并支持?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)和回放，以便后續(xù)分析和比對(duì)。通過(guò)數(shù)據(jù)同步、信號(hào)分析及異常檢測(cè)功能，系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)評(píng)估A2B信號(hào)在真實(shí)行駛環(huán)境中的穩(wěn)定性和可靠性。

通過(guò)上述測(cè)試方法，本方案能夠在復(fù)雜工況下全面評(píng)估A2B系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量、同步精度及環(huán)境適應(yīng)性，為系統(tǒng)優(yōu)化、故障診斷及應(yīng)用驗(yàn)證提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。

3.4測(cè)試方案分析

本測(cè)試方案通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)車載A2B信號(hào)的傳輸質(zhì)量、同步精度及環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)行全面評(píng)估，以驗(yàn)證車載A2B發(fā)聲設(shè)備在實(shí)際工況下的性能穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的車載A2B信號(hào)測(cè)試通常局限于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，難以全面反映車輛行駛過(guò)程中可能出現(xiàn)的信號(hào)衰減、電磁干擾、環(huán)境噪聲及系統(tǒng)負(fù)載變化等因素對(duì)音頻設(shè)備的影響，而本方案的優(yōu)勢(shì)在于能夠在真實(shí)行駛環(huán)境下，對(duì)車載A2B信號(hào)的傳輸特性及其傳輸質(zhì)量進(jìn)行多維度監(jiān)測(cè)與分析。

測(cè)試系統(tǒng)采用高集成度PXIe架構(gòu)，將A2B采集卡、控制器、存儲(chǔ)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(gè)A2B音頻節(jié)點(diǎn)、32通道音頻信號(hào)的同步采集，能夠準(zhǔn)確捕捉多節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的信號(hào)傳輸特性，確保數(shù)據(jù)的高精度和完整性。同時(shí)，系統(tǒng)配備16TB NVMe存儲(chǔ)卡，具備大于6GB/s的數(shù)據(jù)傳輸能力，可滿足長(zhǎng)時(shí)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(chǔ)支持。

除了A2B信號(hào)的采集與存儲(chǔ)，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(guò)ASMC軟件對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)匹配和關(guān)聯(lián)分析。通過(guò)對(duì)比不同工況下的A2B信號(hào)特性，可以識(shí)別信號(hào)衰減、丟失、同步誤差及外部環(huán)境干擾對(duì)系統(tǒng)性能的影響。數(shù)據(jù)分析軟件還支持信號(hào)裁剪、波形對(duì)比及異常檢測(cè)，使測(cè)試人員能夠快速定位潛在問(wèn)題，并為系統(tǒng)優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。

本測(cè)試方案的核心優(yōu)勢(shì)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(guò)在車輛行駛過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)A2B信號(hào)，本方案能夠有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的局限性，為A2B系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、故障排查及量產(chǎn)驗(yàn)證提供可靠依據(jù)。

四、核心測(cè)試設(shè)備介紹

本測(cè)試方案采用高性能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以確保A2B信號(hào)及相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)采集、存儲(chǔ)與分析。系統(tǒng)主要由PXIe存儲(chǔ)卡、PXIe控制器、A2B采集卡及ASMC分析軟件組成，各設(shè)備在測(cè)試過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，確保測(cè)試數(shù)據(jù)的完整性、實(shí)時(shí)性及高效處理能力。

4.1 PXIe存儲(chǔ)卡

PXIe存儲(chǔ)卡負(fù)責(zé)采集系統(tǒng)中的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)，以支持長(zhǎng)時(shí)間、高速率的數(shù)據(jù)記錄需求。該存儲(chǔ)卡采用NVMe協(xié)議，具備高吞吐量和低延遲的特點(diǎn)，能夠在緊湊的PXIe機(jī)箱結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)大容量存儲(chǔ)。其主機(jī)接口為PCI Express X8 GEN3，支持高達(dá)8GB/s的數(shù)據(jù)傳輸帶寬，可滿足A2B信號(hào)及環(huán)境數(shù)據(jù)的高精度存儲(chǔ)需求。此外，該存儲(chǔ)卡支持?jǐn)?shù)據(jù)連續(xù)寫(xiě)入速率超過(guò)6GB/s，確保數(shù)據(jù)采集的完整性和實(shí)時(shí)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(chǔ)卡

4.2 PXIe控制器

PXIe控制器是整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心計(jì)算單元，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理、同步分析及通信管理。控制器搭載高性能處理器，支持多線程計(jì)算能力，能夠滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和多任務(wù)運(yùn)行需求。標(biāo)配大容量DDR4內(nèi)存，并可根據(jù)實(shí)際需求擴(kuò)展，以適應(yīng)不同測(cè)試場(chǎng)景的計(jì)算要求。存儲(chǔ)方面，系統(tǒng)采用固態(tài)硬盤(pán)，并可擴(kuò)展更大容量的存儲(chǔ)設(shè)備，以支持長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求。此外，控制器配備豐富的外部接口，包括多個(gè)USB端口及千兆以太網(wǎng)口，便于數(shù)據(jù)傳輸和設(shè)備擴(kuò)展。該設(shè)備符合PXIe規(guī)范，可在高溫、振動(dòng)等復(fù)雜車載環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，為整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)提供高效、可靠的計(jì)算支持。

圖 4控制器

4.3 A2B采集卡

A2B采集卡是本測(cè)試方案的關(guān)鍵模塊，負(fù)責(zé)車載A2B信號(hào)的高精度采集和實(shí)時(shí)處理。該采集卡采用PXIe模塊化設(shè)計(jì)，支持高分辨率、高采樣率的數(shù)據(jù)采集，可同時(shí)采集多個(gè)A2B節(jié)點(diǎn)的音頻信號(hào)，并支持多通道的同步數(shù)據(jù)處理。其設(shè)計(jì)符合A2B總線主從節(jié)點(diǎn)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，能夠精確測(cè)量A2B信號(hào)的傳輸質(zhì)量、時(shí)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(fù)雜車載音頻系統(tǒng)的分析，確保音頻信號(hào)的完整性和低延遲傳輸。

圖 5 A2B采集卡

五、結(jié)語(yǔ)

本司提出的基于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的車載A2B信號(hào)測(cè)試方案，能夠在車輛實(shí)際行駛環(huán)境中，對(duì)A2B信號(hào)的傳輸穩(wěn)定性、同步精度及環(huán)境影響進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)與分析，從而全面評(píng)估車載A2B音頻系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。

通過(guò)該方案的實(shí)施，可以突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的局限，在多變的行駛工況下，對(duì)A2B信號(hào)的完整性、抗干擾能力及傳輸特性進(jìn)行深入研究。這為車載音頻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、性能提升和工程應(yīng)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(jìn)一步發(fā)展。

度緯科技始終致力于在數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新、獨(dú)特和可靠的產(chǎn)品方案。我們深知，這些要素是企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立足的基石。正因?yàn)槿绱耍覀儗?chuàng)新的靈感來(lái)源于客戶的真實(shí)應(yīng)用需求，而非僅僅為了展示華而不實(shí)的產(chǎn)品特性。通過(guò)不斷優(yōu)化和提升數(shù)據(jù)采集方案，度緯科技助力合作伙伴邁向高效精準(zhǔn)的未來(lái)。歡迎選擇度緯科技，共同開(kāi)啟數(shù)據(jù)采集的新篇章，聯(lián)系電話010-64327909。