在設(shè)計優(yōu)質(zhì)音頻系統(tǒng)時選擇合適的 SoC 架構(gòu)

如要將優(yōu)質(zhì)音頻系統(tǒng)引入所有車型配置，需要原始設(shè)備制造商 (OEM) 找到合適的方法，通過可擴展性來降低車輛整體系統(tǒng)成本。例如，OEM 可以開發(fā)可重復(fù)使用的設(shè)計，采用緊湊外形以減少元件和電纜數(shù)量。

優(yōu)質(zhì)音頻系統(tǒng)選擇 SoC 時需要考慮三個因素：計算能力、內(nèi)存集成和其他系統(tǒng)元件的集成。

計算能力

用于處理音頻信號的常用內(nèi)核有兩種：

• 通用 CPU 內(nèi)核，這類內(nèi)核可處理連續(xù)工作負(fù)載。這些內(nèi)核在編程方面具有出色的靈活性，可執(zhí)行 DSP 算法，但是不具成本效益或功耗較低。通常情況下，這些內(nèi)核會用在中低端音頻系統(tǒng)中，而此類系統(tǒng)需要多個 CPU 內(nèi)核來滿足處理需求。
• 專用的低功耗 DSP 內(nèi)核，這類內(nèi)核能解決數(shù)百萬個復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題。這些內(nèi)核可以處理來自音頻、視覺、雷達(dá)和聲納傳感器的實時數(shù)據(jù)，能夠充分提高每個時鐘周期的處理能力。與基于標(biāo)量的傳統(tǒng) DSP 架構(gòu)相比，采用基于矢量的架構(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，在低端和高端數(shù)字放大器上均表現(xiàn)良好。然而，DSP 內(nèi)核并不容易編程，需要熟悉 DSP 硬件功能和軟件優(yōu)化技術(shù)才能實現(xiàn)最佳性能。

內(nèi)存集成

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。在傳統(tǒng)的 DSP 架構(gòu)中，L1 緩存支持單周期內(nèi)存訪問，但由于成本高昂，其大小非常有限。設(shè)計人員現(xiàn)在正在尋找創(chuàng)新的 DSP 內(nèi)存架構(gòu)，其中單周期可訪問內(nèi)存大小不受 L1 內(nèi)存限制。

設(shè)計師還更喜歡采用無 DDR 設(shè)計，其中 SoC 具有足夠的靜態(tài)隨機存取存儲器 (SRAM) 大小，可以滿足其整個應(yīng)用程序的內(nèi)存需求。然而，SoC 集成的 SRAM 大小有限，因為它們成本高昂。由于基于人工智能 (AI) 的算法或高分辨率音頻文件的聲音合成等高級功能集對內(nèi)存的需求不斷增長，將整個音頻應(yīng)用程序裝入無 DDR 的 SoC 中并不總是可行的。因此，除了 SRAM 之外，設(shè)計人員還需要具有可擴展內(nèi)存選項的 SoC，例如高速低功耗雙倍數(shù)據(jù)速率 (DDR) 動態(tài) RAM。

其他系統(tǒng)元件的集成

除了 DSP 之外，優(yōu)質(zhì)音頻系統(tǒng)還需要其他元件來滿足安全要求，并與系統(tǒng)的其他部分進(jìn)行交互。

為了符合汽車安全功能并運行汽車開放系統(tǒng)架構(gòu) (AUTOSAR)，微控制器必不可少。AUTOSAR 是一種開放的標(biāo)準(zhǔn)化軟件架構(gòu)，旨在幫助促進(jìn) DSP 與系統(tǒng)其余部分的集成。

硬件安全模塊、加密加速和其他元件有助于滿足電子安全車輛入侵保護(hù)應(yīng)用 (EVITA) 標(biāo)準(zhǔn)的安全要求。

低延遲音頻網(wǎng)絡(luò)將處理汽車音頻系統(tǒng)元件之間的音頻信號的精確通信和同步。在需要額外電纜的不同技術(shù)中，以太網(wǎng)音頻視頻橋接 (AVB) 標(biāo)準(zhǔn)是理想之選，因為車輛中已經(jīng)存在用于連接其他 ECU 的以太網(wǎng)電纜，從而簡化了布線架構(gòu)并降低了整體系統(tǒng)電纜重量和系統(tǒng)成本。

此外，具有可擴展 DSP 性能和內(nèi)存選擇的引腳兼容 SoC 可以減少優(yōu)質(zhì)汽車音頻系統(tǒng)的研發(fā)投資，從而提高音頻設(shè)計的效率。