En översikt över valideringen av ECU-kommunikationsprotokoll inom hanteringen av bilstereosystem

En elektronisk styrenhet (ECU) är ett centralt inbyggt system inom fordonselektroniken och styr ett eller flera av de elektriska systemen (eller delsystemen) i ett motorfordon. Dessa system, som även kallas elektroniska styrmoduler (ECM), blir allt mer komplexa men samtidigt allt viktigare för de senaste framstegen inom bilfunktionalitet, särskilt när det gäller infotainment och avancerade förarassistanssystem (ADAS).

Det växande antalet sensorer i fordon som måste anslutas till ECU:erna, samt behovet av sömlös kommunikation mellan dessa enheter, har därför blivit en avgörande trend som driver den globala bilindustrin.

Låt oss ta en snabb titt på ett viktigt område inom ECU:ns verksamhet – hanteringen av ljudsystemet i bilen.

Den ECU som ansvarar för ljudhanteringen i en bil spelar en viktig roll för att leverera en smidig användarupplevelse. Ett sådant ljudsystem kräver vanligtvis analog kabeldragning och anslutning till flera mikrofoner för att dämpa brus – ett krav som ökar vikten på fordonets kablage och påverkar dess totala prestanda på vägen.

Tack vare framstegen inom kommunikationstekniken ser vi nu framväxten och införandet av flera nya paradigmer och arkitekturer som bidrar till att lösa detta problem.

• Controller Area Network

Ett Controller Area Network (eller CAN) stöder överföringshastigheter på upp till 1 Mbps. Det är en de facto-standard för kommunikationsbussar mellan ECU:er.

• Media Oriented Systems Transport

Media Oriented Systems Transport (MOST) kan stödja överföring av ljud, video och data med överföringshastigheter på upp till 150 Mbps.

• Ethernet Audio Video Bridging

AVB-protokollet (Audio Video Bridging) ingår i IEEE802.1-specifikationen och utökar en befintlig Ethernet-anslutning för att stödja fordonsapplikationer. Det fokuserar på att driva nödvändiga förändringar inom tidssynkronisering och latens för att på ett tillförlitligt sätt leverera ljud- och videoinnehåll med en hastighet på upp till 100 Mbps. 

• Automotive Audio Bus

En Automotive Audio Bus (A2B) förenklar de övergripande anslutningskraven och är särskilt optimerad för ljudapplikationer. Genom att använda en master-slav-konfiguration med möjlighet att kedjekoppla flera slavar kan den stödja hastigheter på upp till 50 Mbps.

Ljudhanterings-ECU:er, såsom förstärkare, har flera viktiga funktioner som styr ljudåtergivningen i bilens kupé. Syftet är att leverera högkvalitativt ljud som är behagligt för passagerarna under resan och som även kan användas för att vägleda föraren under färden.

Validering av ljudhanterings-ECU:er omfattar testning av:

• Tonreglering: Denna omfattar testning av de mest grundläggande funktionerna i ljudströmmen, såsom volym, ljudavstängning, tonreglering (bas, diskant, mellanregister, fader, balans) och andra parametrar som är väsentliga för underhållningsåtergivningen. Dessa kommandon skickas som meddelanden via en fordonsbuss (t.ex. CAN/MOST/Ethernet) från huvudenheten till ljud-ECU:n.
  Testning av ljud-ECU:er innefattar därför validering av dessa styrmeddelanden enligt protokollstandarder.
  CAN-bussen är det mest utbredda protokollet för kommunikation mellan infotainment- och ljud-ECU:er. Men på grund av begränsningar i datahastigheten utnyttjas även MOST/Ethernet-standarder för sömlös ljudströmning. A2B, som kan minska kraven på kabeldragning, framträder alltmer som det föredragna valet idag.
• Equalizers: Ljudequalizers spelar en mycket viktig roll för att återge högkvalitativt ljud i kupén. Dessa finjusteras av systemingenjörer i verkliga användningsscenarier, och de resulterande inställningarna används som referens för att testa equalizerns ljudkurvor. Data finjusteras ytterligare i den faktiska programvaran som laddas in i ECU:erna under produktionen.
• ADAS: Lågfrekventa ljudsignaler och indikationer är avgörande för att underlätta säker körning. Detta inkluderar ljudsignaler som blinkers, säkerhetsbältesindikator och bränsleindikatorer. Utöver dessa grundläggande ljudsignaler har ljudsignaler för förarassistans, såsom varningssignaler för avvikelse från körfält, parkeringsassistans, nyckelsensorer, varningssignaler för kollision bakifrån och många fler, på senare tid blivit viktiga krav.
• Brusreducering: För att säkerställa en tyst och brusfri miljö i bilens kupé är det nödvändigt att eliminera yttre ljud. Det finns vissa kupélägen som, när de aktiveras, fångar upp oönskade frekvenser via mikrofoner placerade med lämpligt avstånd och skapar motvågor för brusreducering. I vissa fall genereras dessa motvågor även baserat på motorns varvtal eller hastighet.
• Ljudförbättrare: För att säkerställa att passagerarna får en sätescentrerad upplevelse av ljudåtergivningen utnyttjar biltillverkarna idag virtuell placering av ljudkomponenter med surroundljud. Dessa konfigurationer kan ta hänsyn till fordonets hastighet och andra ljud i bilen för att upprätthålla önskade ljudnivåer för underhållning.

I takt med att elektroniska styrenheterna fortsätter att utvecklas kommer vi att fortsätta bevittna en genomgripande förändring av paradigmet för ljudupplevelsen i fordonet.