1. 导言
车载文娱体系中的技能发展趋势正在变得日益杂乱。经过铜缆发送音频数据的简略音频体系现已成为曩昔。为了满意多通道音频处理和分布式视频的要求，杂乱的网络处理变得越来越盛行。特别是与数字传输内容维护(DTCP)加密和解密办法相关的媒体定向体系传输（MOST）光网络正在被许多高挡和中挡轿车选用。这种趋势以及车载音频体系一般有必要以改变的采样频率习惯多种输入源（调幅和调频、CD、DVD驱动、蜂窝电话、导航体系输入）这个现实给DSP供货商添加了压力，要求他们供给改善功用和进步集成度的处理器。
2. 通用依据MOST总线的车载高端文娱体系
MOST总线专门用于满意要求严厉的车载环境的要求。这种新的依据光纤的网络能够支撑24.8 Mbps的数据，与曾经的铜缆比较具有减轻分量和减小电磁搅扰（EMI）的附加优势。
DSP Amplifier＝DSP放大器
Driver Information Display＝驱动器信息显示器
Head Unit＝磁头驱动组织
MOST? BUS ＝MOST?总线
Rear Video Display＝背投显示器
Rear View Acquisition＝背投阅读收集
Camer＝照相机
Navigation System＝导航体系
图1：依据MOST总线的典型车载高端文娱体系
MOST总线依据环形拓扑，然后答应同享多个发送和接纳器的数据。MOST总线主控器（一般坐落磁头驱动组织）有助于数据收集，所以该网络可支撑多个主机，在一个网络上最多高达64台主机。为了保证数据安全，总线主控器在上电时将查询总线上的每一台隶属设备而且完结主动密钥交流（AKE）。假如隶属设备有一个有用的总线密钥，那么答应它运用预订的协议发送和接纳MOST总线上的数据。
MOST传输协议由分红帧的数据块组成。每一帧包括流数据、分组数据和操控数据。流数据与MOST时钟同步而且不断地在网络中盘绕。分组数据与MOST时钟异步，依据需求发生，其间一个比如便是来自无线个人数字助理（PDA）设备的e-mail。帧平分配给流数据和分组数据之间的带宽是可变的以满意规则时刻对体系的需求，而且其操控字包括数据类型、在哪里找到帧中的数据以及数据巨细等流信息。可每隔多帧分配操控信息，而且应该在接纳设备中从头发生。
3. 在依据MOST总线车载文娱体系中的音频处理
DVD Player＝DVD播放器
HeadUnit＝磁头驱动组织
Amplifier＝放大器
Navigation System Announcement＝导航体系告诉
图2：依据MOST总线的车载音频文娱体系原理图
图2示出一个简略的依据MOST总线的车载音频文娱体系。来自DVD播放器音频源内容，例如PCM，AC3 DTS经过SPDIF链路传送到磁头驱动组织。SPDIF链路将以音频源的采样频率（FS_in1）作业，例如关于CD音频为44.1 KHz，关于AC3和DTS等DVD视频内容为48 KHz。当要将编码的音频数据传输到网络上时，在传输之前有必要对传输内容进行加密以阻挠盗版仿制。一般关于车载体系可选的加密机制是DTCP，该机制将鄙人面介绍。
ADI公司的BlackFin处理器体系结构十分适合于这种功用，因为它具有丰厚的外围设备和优化的指令集，然后能使它完结相似微操控器（MCU）的作业以及传统数字信号处理器(DSP)的作业。一起，导航体系告诉也有必要经过MOST总线传输到放大器以答应驱动器在驱动时能够接纳到指令。这些依据PCM的信号一般依据12.24 KHz立体声，咱们称之为FS_in2。
MOST收发器可收发多种音频源而且从头将数据组织成数据块以便在总线上传输（如图2所示）。
一些音频数据包中或许选用DTCP加密（如FS_in1），它们经过总线传输到放大器部分，一般停留在轿车尾部（见图3）。当音频源数据经过MOST总线发送后，DSP有必要重构原始分组数据，而且在DTCP加密数据的情况下，将数据流解密为原始方式。经过MOST总线传输的副作用便是丢掉了源音频的原始采样速率。即便选用时钟重构技能，原始的源采样率也无法准确地重构，这将导致DSP缓存器中可听到的砰砰声以及声响丢掉。
Multi channe codec＝多通道编解码器
DTCP Decryption＝DTCP解密
DTCP Encryption＝DTCP加密
SPORT Interface＝SPORT I接口
Bitstream Detector＝比特流监测器
Audio Decoder＝音频解码器
Audio Post- Processing＝音频后处理
Pac MOS dat=打包MOST 数据
Unpac MOS dat=解包MOST 数据
SRC=采样速率转化器
图3： 放大器体系处理流程
为了进一步添加体系的杂乱性，运用DTCP的加密技能现已成为网络运用中的必备条件，然后可为经过网络的数字数据供给安全。DTCP有四层仿制维护：
CCI：仿制操控信息
AKE : 设备辨别和密钥交流
内容加密
体系更新
仿制操控信息（CCI）是以经过网络传输的内容为根底，而且它由内容具有者决议，例如免费仿制、制止仿制、不再仿制和仿制一次。在交流任何内容之前，网络上的设备有必要确认是否它们是原始内容。有两级辨别，彻底辨别和受限拜访辨别。在密钥交流之后，可经过网络传输内容。选用预订义根本暗码引擎加密和解密内容，而且放入MOST传输协议的维护内容包中。该维护包里具有头部签名以辨认现已加密的内容。
4. 新一代体系问题的处理计划
为了处理依据网络的车载文娱体系日益添加的体系根本问题，ADI公司现已开宣布了Sharc ADSP-21365处理器。
Misc. Control Pins＝Misc.操控引脚
4 Timers＝4个定时器
333 MHz SIMD SHARC CORE＝333 MHz
SIMD
SHARC内核
Block ＝数据块
I/O Processor with 25 DMA Channels＝带25个DMA
通道的
I/O处理器
Interrupts＝中止
Sport ＝端口
8 Channels Sample Rate＝8个通道的采样率
Input Data Port (8)/＝输入数据端口(8)/
Signal Routing Unit＝信号路由单元
图4：ADI公司用于车载文娱的ADSP-21365 SHARC处理器
ADSP-21365是一款32/40 bit的SIMD（单指令多数据）信号处理器。它具有内置4 Mbit的ROM，彻底支撑一切多通道解码器规范，例如Dolby Digital解码器、DTS解码器以及包括DPL2x、Neo6等预处理模块。客户专用预处理模块能够在3 Mbit的内部RAM内完结，客户运用Visual Audio（见第5部分）音频专用开发东西能够添加他们的预处理产品品种一起缩短规划时刻。
为了处理以不同根本采样率运转多个音频源问题，ADI公司现已将AD1896独立的采样率转化器集成在到ADSP-21365中。它具有8个通道的采样转化和高达140 dB的功用，多个音频源能够与零存储器和每秒百万条指令（MIPS）开支兼并，而且一切的输出后处理都能以单采样速率运转以进一步削减数据流的杂乱程度。
其它音频专用外围设备包括6个串行端口而且具有TDM和I2S的本地支撑，以及集成的SPDIF Tx/Rx端口以便直接与数字音频源衔接。
ADSP-21365 Sharc DSP也包括一个依据DTCP M6暗码引擎（与DTLA兼容）的硬件。外围设备具有两个专用的DMA总线以答应高速速据传输到M6或许从M6传输以防止来自内核的搅扰，而且具有对加密和解密的本地支撑。ADSP-21365可支撑彻底DTCP兼容体系的简略规划链路。暗码引擎包括支撑密钥动态更新的功用。运用内置定时器，用户能够设置密钥更新而且切换到添加整个网络安全性的时刻周期。 音频处理包括FIR和IIR滤波器的密布运用。在递归运算中，因为信号的数字表明发生的量化差错或许会引起音频质量的下降。高端音频处理器，例如ADI公司的SHARC处理器，运用浮点表明音频信号以削减这种差错。
在高挡音频体系中，一般声响的质量经过怎么准确地再生出小起伏或十分安静的声响来衡量。跟着音频信号起伏变得越来越小，定点处理器准确再生这种信号的才能受到约束，可是关于浮点处理器而言，坚持音频等级的精度包括在固定的边界内，而且具有186 dB的最小SNR。SHARC处理器具有40 bit浮点精度的本地支撑和80 bit的累加器，然后可供给市场上一切信号处理器中最佳的音频功用。
Amplitude＝起伏
40 bit floating point＝40 bit浮点
32 bit fixed point＝32 bit定点
24 bit fixed point＝24 bit定点
16 bit fixed point＝16 bit定点
图5：定点和浮点处理器的SNR值
家庭影院音频处理器的另一个重要特性便是动态规模。动态规模界说为在音频处理器能够没有下溢或溢出条件下能够再生出音频信号起伏的最小值和最大值的配给量。此外，浮点处理器远远逾越了定点处理器的约束。
Dynamic Range（dB）＝动态规模（dB）
Floating Point＝浮点
Fixed Point＝定点
Fixed ＝定点
Dynamic Range for floating point is determined by the size of the exponent
＝浮点的动态规模由指数的巨细决议
6 dB×255 exponent levels＝1530 dB
＝6 dB×255指数级＝1530 dB
Dynamic Range for fixed point is determined by the data word size
＝定点的动态规模由数据字的巨细决议
图6：浮点和定点处理器的动态规模比较
跟着预解码器算法和后解码器算法的杂乱度日益添加，完结家庭影院体会所需的许多组合要求的MIPS数目或履行周期也一直在添加。
为了处理这些问题，最显着的办法便是添加信号处理器的时钟频率。因为硅工艺的约束，这种办法完结起来有许多妨碍，它现已使信号处理器供货商经过改善体系结构来处理这个问题。一些信号处理器供货商现已选用MIMD体系结构计划，即在一个时钟周期内履行多条指令一起完结多个数据移动。该体系结构需求更多的存储器，因而直接影响到芯片的本钱。SHARC处理器体系结构选用SIMD体系结构的立异办法，即可选用相同的指令隐含地完结第二个平行的算术单元，因而使得代码尺度如此密布然后能够下降完结这些算法所需的MIPS要求。鉴于这种SIMD体系结构，音频信号处理器无需额定的处理开支可并行地处理立体声信号。SHARC内核依据彻底互锁的5阶代码流水线，这意味着程序员无需忧虑数据什么时候有用即可随时写入代码。算法流水线优化为1个时钟周期，这意味着核算结果鄙人一个周期当即供给以便进一步核算。
因为ADSP-21365 Sharc处理器供给车载音频专用外围设备和依据32 bit浮点内核的SIMD，所以它能使音频体系达到了新的水平。
5. 运用Visual Audio开发东西定制音频后处理规划
DSP用户面对的历史性应战便是最佳运用处理器时钟周期和有用运用存储器的软件开发。选用汇编语言手动编码音频信号处理算法这种长期运用的吃力的办法现已越来越不可行。特别是要求大部分的精力放在创立规范的查看清单或我也是功用而不是集中精力经过添加产品价值不同于其它产品。因而需求一种开发音频软件的改善办法。为了满意这种需求，ADI公司开宣布一种VisualAudio?图形环境以协助规划和开发运用SHARC处理器系列的音频体系。VisualAudio为音频体系开发工程师供给了大部分的软件模块，以及直观的图形用户接口，如图6所示，以便规划、开发、调试和测验音频体系。
图7：VisualAudio图形接口显示屏示例
VisualAudio包括一个依据PC的图形用户接口（GUI，图形东西）、一个DSP内核（根本结构）以及一个可扩展的音频算法库（音频模块）。与ADI公司的VisualDSP++?集成开发和调试环境（IDDE）合作运用，VisualAudio可供给对每秒百万条指令（MIPS）和存储器运用都经过优化的现有产品代码。经过简化开发杂乱数字信号处理软件的进程，VisualAudio下降了开发本钱、危险和时刻。因而，音频体系开发工程师能够集中精力添加他们的音频产品价值以不同于其它产品。
Visual Audio东西答应规划工程师运用直观的图形东西集中精力开发定制后处理模块，该图形东西和强壮的SHARC体系结构以及内置ROM解码器功用结合在一起，然后答应快速、简化体系开发和产品装备。
您能够从首要参阅网址中所列的ADI公司网站主页上下载Visual Audio东西30天试用版软件。
定论
新一代音频体系的要求不断地需求进步速度和进步集成度的音频处理器。为了坚持市场竞争位置，音频处理器供货商有必要供给高功用器材以使他们的客户坚持抢先的音频特性曲线，一起供给一套简略易用的开发东西以节约客户产品投放市场的时刻。ADI公司经过推出第三代32和40 bit的浮点SHARC音频处理器现已彻底处理了这个难题，它们可供给业界抢先的高功用以及集成的存储器和外围设备。此外，Visual Audio开发东西经过为许多共用音频处理模块供给现有产品代码以简化音频算法开发。
