A2B或“汽車(chē)音頻總線”是一項(xiàng)主要為信息娛樂(lè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的新技術(shù)，旨在減輕音頻線束的重量和成本。A2B 總線是單主多從系統(tǒng)，其中主控制器上的 A2B 收發(fā)芯片為主。A2B 收發(fā)器芯片通過(guò)單根非屏蔽雙絞線支持多通道數(shù)字音頻。此外，A2B 總線將直流電源傳輸?shù)竭h(yuǎn)程總線供電節(jié)點(diǎn)。A2B 收發(fā)器連接多個(gè) IC 間聲音 （I2S） 同步、脈沖編碼調(diào)制 （PCM） 數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)之間最長(zhǎng)可達(dá) 15 米，所有節(jié)點(diǎn)的總長(zhǎng)度最長(zhǎng)可達(dá) 40 米。

A2B 主節(jié)點(diǎn)生成時(shí)鐘、同步和成幀信號(hào)以及從節(jié)點(diǎn)的直流電源。A2B 芯片可通過(guò) I2C 進(jìn)行編程，用于配置和從從設(shè)備讀取數(shù)據(jù)。它提供對(duì)從收發(fā)器的寄存器和狀態(tài)信息以及 I2C 到 I2C 通信的直接訪問(wèn)。

A2B 網(wǎng)絡(luò)基于為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建的原理圖建立，包括主節(jié)點(diǎn)、從節(jié)點(diǎn)以及與其連接的外圍設(shè)備。一旦通電，發(fā)現(xiàn)機(jī)制用于識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中連接的每個(gè)節(jié)點(diǎn)。所有從節(jié)點(diǎn)從從節(jié)點(diǎn) 0 到系統(tǒng)中最后一個(gè)可用節(jié)點(diǎn)依次被發(fā)現(xiàn)，然后初始化以進(jìn)行同步數(shù)據(jù)交換。所有這些功能都在 A2B 軟件堆棧中實(shí)現(xiàn)。A2B 軟件堆棧旨在高效配置、設(shè)計(jì)和部署 A2B 網(wǎng)絡(luò)。

本文深入介紹了生成特定于 STM32 微控制器的目標(biāo)軟件，其中包含單主單從 A2B 網(wǎng)絡(luò)的 A2B 堆棧和應(yīng)用程序。EVAL-AD2428WD1BZ 板已用作主板，EVAL-AD2428WB1BZ 板已用作從板。該應(yīng)用程序已創(chuàng)建用于從從設(shè)備線路輸入到主設(shè)備線路輸出的音頻傳輸。一個(gè)連接在從板上的 I2c 設(shè)備，該設(shè)備一直與主 I2c 總線通信，并向 STM32 微控制器提供運(yùn)行時(shí)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。

A2B 軟件堆棧：

圖 1：A2B 軟件堆棧

圖 1 顯示了 A2B 軟件堆棧的架構(gòu)。此 A2B 軟件堆棧由 ADI 公司提供，可用于構(gòu)建特定于任何平臺(tái)的應(yīng)用程序，方法是重新實(shí)現(xiàn)平臺(tái)抽象層 （PAL） 和移植特定于目標(biāo)平臺(tái)和最終應(yīng)用程序使用的應(yīng)用程序?qū)印?/p>

基于 A2B 的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)涉及 3 個(gè)主要步驟：

構(gòu)建特定于定制硬件的目標(biāo)軟件。

在 sigma studio 上設(shè)計(jì) A2B 原理圖。

應(yīng)用程序代碼開(kāi)發(fā)。

1. 構(gòu)建特定于定制硬件的目標(biāo)軟件：

圖 2 顯示了 A2B Stack 目錄結(jié)構(gòu)，它由核心 A2B 堆棧和應(yīng)用程序文件組成。其中，需要對(duì)“a2bstack-pal”和“app”文件夾下的文件進(jìn)行特定于平臺(tái)的修改。

圖 2：A2B 堆棧目錄結(jié)構(gòu)

在這里，每個(gè)目錄都包含功能特定的軟件實(shí)現(xiàn)。a2bstack包含用于在發(fā)現(xiàn)和配置階段有效協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)的計(jì)劃代碼。除此之外，它還執(zhí)行封裝在消息和作業(yè)中的工作單元。a2bplugin-master包含 A2b 堆棧主節(jié)點(diǎn)的源代碼。A2B 網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)算法和線路故障診斷功能作為主插件的一部分實(shí)現(xiàn)，而a2bslave-plugin包含一個(gè)簡(jiǎn)單的從插件示例，用作開(kāi)發(fā)自定義插件的啟動(dòng)板。a2bstack -protobuf包含解析使用 ADI sigma studio 生成的 A2B 總線配置文件的源代碼。此外，用于解析和解碼 Google protobuf 編碼的 A2B 配置文件的代碼。

a2bstack-pal包含 I2c 通信、音頻主機(jī)配置、計(jì)時(shí)器和日志記錄功能的驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)。表 1 包含需要根據(jù)目標(biāo)平臺(tái)重新實(shí)現(xiàn)的 PAL 功能列表。其余功能根據(jù)應(yīng)用程序需要提供擴(kuò)展功能。

表 1：PAL 函數(shù)列表

A2b 堆棧進(jìn)程從a2b_palInit函數(shù)開(kāi)始。此函數(shù)為平臺(tái)創(chuàng)建堆棧 ecb（環(huán)境控制塊），其中包含 BaseEcb 和 PalECB。PalEcb 包含設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和外圍配置結(jié)構(gòu)的句柄。

內(nèi)存管理實(shí)現(xiàn)：a2b_palinit為平臺(tái)特定的內(nèi)存管理、定時(shí)器、I2c、音頻和插件處理程序分配函數(shù)指針。此處解釋了每個(gè)功能的基于 STM32 微控制器的實(shí)現(xiàn)。

內(nèi)存管理實(shí)現(xiàn)：

A2B 堆棧提供內(nèi)置的內(nèi)存管理器，如果不需要特定于目標(biāo)的內(nèi)存管理，可以啟用該管理器。我們?yōu)榇斯δ軉⒂昧薃2B_FEATURE_MEMORY_MANAGER 。

I2c 驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)：

STM32 的 I2c 總線已為 STM32 微控制器配置如下。

a2b_pal_I2cOpenFunc 已實(shí)現(xiàn)為 I2c 設(shè)備調(diào)用HAL_I2C_Init并配置模擬和數(shù)字濾波器。

a2b_pal_I2cReadFunc已通過(guò)使用HAL_I2C_Master_Receive實(shí)現(xiàn)， a2b_pal_I2cWriteFunc已使用HAL_I2C_Master_Transmit函數(shù)實(shí)現(xiàn)以從 I2c 設(shè)備讀取/寫(xiě)入數(shù)據(jù)。

a2b_pal_I2cWriteReadFunc函數(shù)在一次調(diào)用中執(zhí)行 I2c 設(shè)備的讀/寫(xiě)功能。STM32 HAL 驅(qū)動(dòng)程序不通過(guò)調(diào)用單個(gè)函數(shù)來(lái)提供讀/寫(xiě)功能。此函數(shù)已通過(guò)在 I2c 設(shè)備上調(diào)用基于中斷的 HAL 發(fā)送和接收調(diào)用來(lái)移植。調(diào)用 HAL_I2C_Master_Seq_Transmit_IT來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)。已調(diào)用HAL_I2C_GetState來(lái)檢查外設(shè)的狀態(tài)并等待狀態(tài)顯示為“BUSY”。一旦外設(shè)完成數(shù)據(jù)傳輸，就會(huì)調(diào)用HAL_I2C_Master_Seq_Receive_IT來(lái)接收來(lái)自 I2c 設(shè)備的數(shù)據(jù)。同樣，HAL_I2C_GetState檢查外設(shè)的狀態(tài)并在數(shù)據(jù)接收成功完成后退出該功能。

使用HAL_I2C_DeInit實(shí)現(xiàn)的a2b_pal_I2cCloseFunc以取消初始化 I2c 設(shè)備。

定時(shí)器實(shí)現(xiàn)：

定時(shí)器功能已使用 HAL 定時(shí)器實(shí)現(xiàn)。Timer 已配置為 1 毫秒，并作為a2b_pal_TimerInitFunc的一部分啟動(dòng)，每次調(diào)用a2b_pal_TimerCallback時(shí)，計(jì)數(shù)器都會(huì)增加1。a2b_pal_TimerGetSysTimeFunc將當(dāng)前時(shí)間保存在 TimerEcb 中。a2b_pal_TimerShutdownFunc實(shí)施以停止計(jì)時(shí)器。

Audio Host 初始化和配置需要基于主機(jī)設(shè)備的實(shí)現(xiàn)。由于已使用評(píng)估板，此處的 PAL 不需要在功能上進(jìn)行任何重新實(shí)現(xiàn)。

完成 PAL 的實(shí)現(xiàn)后，下一步是將總線配置應(yīng)用到目標(biāo)軟件。

2. 在sigma studio上設(shè)計(jì)A2B Schematic：

A2B 網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)基于使用 sigma studio 創(chuàng)建的示意圖運(yùn)行。原理圖包含目標(biāo)處理器、主機(jī)控制器、A2B 主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)，以及 A2B 網(wǎng)絡(luò)所需的所有 I2c 從屬外圍設(shè)備。

這是為具有 I2c 器件的單主、單從器件以及具有 EVM EVAL-AD2428WD1BZ 和 EVAL-AD2428WB1BZ 的音頻功能創(chuàng)建的原理圖。主從配置文件 （.xml） 中的音頻主機(jī)已添加到外圍屬性中，以配置從從屬線路輸入到主線路輸出的音頻傳輸。

圖 3：A2B 單主單從原理圖

如圖 3 所示，A2B 主節(jié)點(diǎn)、音頻主機(jī)和 I2c EEPROM 設(shè)備使用 I2c 總線連接到目標(biāo)處理器（STM32）。A2B 主節(jié)點(diǎn)連接到 A2B 從節(jié)點(diǎn)，其中包含 I2c 外圍設(shè)備。所有 I2c 設(shè)備都定義了 A2B 堆棧用來(lái)訪問(wèn)該設(shè)備的指定地址。

原理圖需要在導(dǎo)出到 .c 文件之前使用 PC 和 sigma studio 進(jìn)行驗(yàn)證。這將創(chuàng)建總線配置源文件，其中包含每個(gè)節(jié)點(diǎn)、主、從 I2c 總線和外圍設(shè)備節(jié)點(diǎn)地址的詳細(xì)信息以進(jìn)行通信。將總線配置文件放到 a2b_app/src 目錄下。A2B 堆棧解析此文件并獲取所有節(jié)點(diǎn)的參數(shù)，使用此 A2B 堆棧運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)。如果節(jié)點(diǎn)序列和示意圖中定義的屬性與實(shí)際硬件連接匹配，則 A2B 堆棧通過(guò)發(fā)現(xiàn)階段。

into 原理圖中定義的 I2c 設(shè)備地址用于與該設(shè)備進(jìn)行通信。一旦這些實(shí)現(xiàn)完成，A2B 堆棧就可以發(fā)現(xiàn)和配置連接的 A2B 網(wǎng)絡(luò)。

3. 應(yīng)用程序代碼開(kāi)發(fā)

所需的最后一個(gè)實(shí)現(xiàn)是應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)。A2B 棧提供了三個(gè)注冊(cè)到棧中的回調(diào)函數(shù)，可用于重要的網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)。這些可以根據(jù)事件處理的最終應(yīng)用程序設(shè)計(jì)要求重新實(shí)現(xiàn)。

發(fā)現(xiàn)完成回調(diào)函數(shù)：

a2b_msgRtrSendRequest（msg， A2B_NODEADDR_MASTER， a2bapp_onDiscoveryComplete ）;

電源/線路回調(diào)函數(shù)：

pApp_Info-》notifyPowerFault = a2b_msgRtrRegisterNotify（pApp_Info-》ctx， A2B_MSGNOTIFY_POWER_FAULT， a2bapp_onPowerFault ， pApp_Info， A2B_NULL）。

中斷回調(diào)函數(shù)：

pApp_Info-》notifyInterrupt = a2b_msgRtrRegisterNotify（pApp_Info-》ctx，

A2B_MSGNOTIFY_INTERRUPT、a2bapp_onInterrupt、pApp_Info、A2B_NULL）。

對(duì)于這個(gè)基于 STM32 的 A2B 實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)有的回調(diào)實(shí)現(xiàn)示例沒(méi)有被修改。a2b_setup在應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)調(diào)用，用于 A2B 發(fā)現(xiàn)和配置。一旦 A2B 設(shè)置返回成功，A2B 網(wǎng)絡(luò)就準(zhǔn)備好通過(guò) A2B 將音頻從從屬設(shè)備傳輸?shù)街髟O(shè)備。

A2B PAL I2c 功能用于與連接在 A2B 從站的 I2c 設(shè)備進(jìn)行通信。這是與 A2B 從 I2c 設(shè)備通信以獲取運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的代碼示例。

除此應(yīng)用程序外，還需要有一個(gè)連續(xù)循環(huán)來(lái)監(jiān)控 A2B 上發(fā)生的任何故障，并將滴答聲提供給 a2b 堆棧。連續(xù)滴答使 A2B 堆棧保持激活狀態(tài)。

硬件接口：

EVAL AD2428 主節(jié)點(diǎn)使用 I2c 線連接到 STM32。Eval AD2428WD1BZ 板包含 P1 連接器，用于在 AD2428 收發(fā)器與目標(biāo)平臺(tái)之間進(jìn)行通信。如下圖所示，將 Eval 板與 STM32 I2c 總線之間的 I2c 和復(fù)位線連接起來(lái)。

圖 4：AD2428WD1DZ Sigma Studio 到 STM32 連接

對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，評(píng)估板、STM32 微控制器和 I2c 外圍設(shè)備連接如下圖所示。

圖 5：A2B-STM32 連接

結(jié)論：

在本文中，我們討論了如何使用汽車(chē)音頻總線或 A2B 進(jìn)行音頻傳輸以及通過(guò) STM32 控制器平臺(tái)訪問(wèn) I2c 設(shè)備。該項(xiàng)目是使用 Analog Devices， Inc 評(píng)估板創(chuàng)建的。提供的詳細(xì)信息有助于圍繞 A2B 和 STM32 微控制器技術(shù)創(chuàng)建實(shí)際產(chǎn)品（音頻產(chǎn)品和其他產(chǎn)品）。A2B 和汽車(chē)音頻總線是 ADI 公司的注冊(cè)商標(biāo)。ADI 的主要 A2B 網(wǎng)頁(yè)提供指向部件信息、ADI 工具和設(shè)計(jì)信息的鏈接。

審核編輯：郭婷