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從 1922 年車載收音機首次裝配在車上開始，汽車座艙便開啟了聲學(xué)體驗的進化史，同時也是汽車駕乘體驗的演進史。
聲學(xué)體驗正成為定義汽車價值的新維度，音頻已迅速成為不僅僅是一種交流和娛樂手段，更是改善人們生活的一種方式。
過去十年，汽車消費者對音響系統(tǒng)的期望值都大幅提升。性能良好的音響系統(tǒng)、更清晰的語音交互、定制化個性化的內(nèi)容，有助于提升車主的使用體驗，這也得到了眾多 OEM 和市場的普遍認可。
音響系統(tǒng)往往由于成本高昂且需要額外的工程專業(yè)知識，門檻較高，因此優(yōu)秀的聲學(xué)體驗往往只能在高端車型中出現(xiàn)。如今，隨著硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)技術(shù)的進步，越來越經(jīng)濟實用且效果良好的車載音頻系統(tǒng)開始出現(xiàn)，同時音頻設(shè)計也變得簡單易用。
車載音頻的創(chuàng)新帶來的挑戰(zhàn)
信號處理器 (DSP)?在音頻處理中必不可少，它可以快速處理復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算，可以精確控制均衡、壓縮、分頻和時間對齊等音頻處理，以至于一直以來汽車市場都將外置功放音響系統(tǒng)命名為 DSP，可見在這其中?DSP 芯片的重要價值。
如今，車載音頻在拾音端及播放端的創(chuàng)新及增強體驗都在不斷提升。這其中一方面是人機交互車載語音識別的性能越來越高，其次就是汽車有源噪聲消除技術(shù)的應(yīng)用，另外還包括車載麥克風(fēng)陣列、車內(nèi)通信等新一代應(yīng)用，帶來了更多的麥克風(fēng)；而在播放端，揚聲器的數(shù)量同樣在“卷不停”，越來越多的揚聲器被放置在車里、車外甚至頭枕里，例如通過聲音合成和警報增強安全性的?AVAS 技術(shù)。
這種越來越多的?MEMS 陣列和揚聲器，以及對應(yīng)的各類降噪、人聲增強等等算法，也給處理系統(tǒng)帶來了更多挑戰(zhàn)。
對于不同的音頻功能集，對處理器有著不同需求，其中?RNC?是道路噪聲消除，ICC?是車內(nèi)通信，AVAS?為聲學(xué)車輛警報系統(tǒng)。
目前?DSP 芯片在音頻系統(tǒng)中有幾種拓撲類型，包括與音響主機 SoC 集成，在音響主機中作為分立式元件或者安裝為外部功放中的分立式元件。
每類布局都各有其優(yōu)缺點。當(dāng)前汽車音頻系統(tǒng)中最常見的 DSP 實現(xiàn)是在外部功放中。這種方法更具靈活性，可以將 DSP 系統(tǒng)設(shè)計與快速發(fā)展的主機技術(shù)分離，從而提高了可重用性和可擴展性。
如圖所示，隨著功放越來越重要，DSP 應(yīng)該和主機分離從而實現(xiàn)超靈活的配置，可以更快滿足車載音頻處理的不同升級需求。
TI 新一代 DSP 重塑信息娛樂系統(tǒng)
為了應(yīng)對 OEM 以及終端消費者的需求，德州儀器 (TI) 推出了新一代音頻處理器，通過更高的集成度以及更高的算力，有助于簡化音響系統(tǒng)設(shè)計，并提升系統(tǒng)的性價比。
新一代產(chǎn)品包括?AM62D-Q1 處理器和 AM275x-Q1 MCU，集成了包括 TI 的 C7x DSP 內(nèi)核、存儲器和其他組件，不止確保了系統(tǒng)的高性能，還可以有裕量支持今后的升級要求。
具體亮點如下：
· 異構(gòu)且支持AI算法的強大處理器
AM62D-Q1 帶有 4 核 Cortex-A53 處理器、單核 Arm Cortex-R5F、以及 C7x DSP 且?guī)Ь仃嚦朔铀倨鞯?DSP；AM275x-Q1 則集成了雙核或四核 Arm Cortex-R5F、以及 C7x DSP。
特別需要指出的是，新一代 C7x DSP 內(nèi)核，支持基于 256 位的矢量運算架構(gòu)，內(nèi)核可以根據(jù)單周期訪問 L2 的儲存器，速度更快。同時主頻達到了 1GHz，提供 40GFLOPS 算力，且其矩陣乘法加速器 (MMA) 性能高達 2TOPS。C7x 內(nèi)核與矩陣乘法加速器結(jié)合，構(gòu)成了一個片上神經(jīng)處理單元。
利用 AI 加速器，不僅可以運行通用的音頻算法，也可以支持各類 AI 算法。與基于標(biāo)量的傳統(tǒng) DSP 架構(gòu)相比，采用基于矢量架構(gòu)的 DSP 內(nèi)核具備更高的音頻處理性能，同時具有出色的擴展性，在低端和高端音頻處理上均表現(xiàn)良好。
· 更大容量的存儲
高級實時音頻對于算力的要求除了體現(xiàn)在 CPU 上，還體現(xiàn)在內(nèi)存方面。實現(xiàn)高吞吐量音頻處理需要 DSP 內(nèi)核的功能單元每個周期訪問內(nèi)存。AM2754 是一款無 DDR MCU，MCU 包含高達 4.5MB 的單周期訪問 L2 內(nèi)存和高達 6MB 的 L3 內(nèi)存。AM62D-Q1 是一款基于 DDR 的處理器，適用于需要高速外部存儲器的優(yōu)質(zhì)音頻設(shè)計。AM62D-Q1 包含 1.25 MB 的單周期訪問 L2 內(nèi)存，以及用于額外高速外部內(nèi)存的 32 位 LPDDR4 控制器。
· 豐富的接口與外設(shè)
音頻傳輸網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵是精確且低延遲的通信和同步，以太網(wǎng)音頻視頻橋接 (AVB) 標(biāo)準(zhǔn)是一種理想選擇，因為車輛中已經(jīng)存在用于連接其他 ECU 的以太網(wǎng)，從而可以簡化布線架構(gòu)并降低了系統(tǒng)電纜重量和成本。
TI 新的音頻 DSP 集成了以太網(wǎng)交換機，并且支持 TSN，非常適合高速高帶寬的現(xiàn)代音頻數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用。
另外，在音頻接口方面，TI 還支持多個多通道音頻串行端口 (McASP)，從而方便系統(tǒng)擴展。
· 硬件安全模塊
如今，汽車的安全越來越重要，為了避免黑客入侵，需要有各種安全防護模塊。TI 的處理器支持安全啟動，TEE 以及各類加密算法，尤其是支持國密 SM3 和 SM4，滿足車輛的信息安全要求。而在功能安全方面，系統(tǒng)能力達到 ASIL-D 目標(biāo)，硬件完整性達到 ASIL-B 目標(biāo)，符合 AEC-Q100。
TI DSP 內(nèi)置的 HSM 模塊，集成了安全存儲、加密硬件加速、安全 CPU 和連接到系統(tǒng)其余部分的硬件接口，符合安全硬件擴展 1.1 和 EVITA（電子安全車輛入侵保護應(yīng)用）的標(biāo)準(zhǔn)。
· 兩種架構(gòu)的平臺化策略
TI 同時提供基于 DDR ?的 AM62D 和不帶 DDR 的 AM275x，這樣客戶可以根據(jù)自身成本和算力需求靈活選擇，選擇不同的產(chǎn)品，由于采用了相同的 DSP 以及 Arm 架構(gòu)，客戶的算法投資不會被浪費。
一站式音頻解決方案
對于汽車音頻系統(tǒng)而言，TI 有完整的嵌入式、模擬和電源產(chǎn)品及方案，為客戶提供一站式解決方案。
TI 的放大器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和 MPU?可以改善車內(nèi)體驗所需的低噪聲、失真和延遲，從而確保高品質(zhì)音質(zhì)。放大器具有過流保護、實時 IV 檢測、負載診斷、強大的 ESD 和 EMI 保護等高級保護特性。
同時，在減少電池消耗、提升續(xù)航里程上，TI 的 D 類放大器的高級調(diào)制方案與升壓轉(zhuǎn)換器的電源跟蹤功能相結(jié)合，可實現(xiàn)更佳的電源效率。
另外，TI 還提供針對終端設(shè)備定制的參考設(shè)計、培訓(xùn)和支持，從而降低開發(fā)難度，加速系統(tǒng)的開發(fā)周期。
助力汽車成為“第三生活空間”
汽車行業(yè)正在經(jīng)歷一場重大變革，需要以駕駛員為中心，提供舒適的駕駛體驗。從收音機開始，歷經(jīng)磁帶機、CD 播放器的硬件迭代，到如今智能座艙革命，沉浸式汽車音頻技術(shù)正在重塑用戶體驗。
音頻正在重新定義人車關(guān)系的本質(zhì)。汽車 OEM 不斷更新其音頻系統(tǒng)架構(gòu)，通過整合幾種新的音頻技術(shù)來為用戶提供豐富的體驗和更高的安全性能。這些音頻系統(tǒng)將使用多個麥克風(fēng)、放大器和揚聲器，更實時的互聯(lián)技術(shù)以及更先進的 AI 算法，這些都需要先進且實惠的 DSP 技術(shù)，實現(xiàn)更多人與車之間的互動。
屆時，汽車將不斷進化，從而真正成為人類的“第三生活空間”。
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