La tecnología de semiconductores es fundamental para llevar los medios digitales a los automóviles. A medida que la tecnología ha madurado, los fabricantes han podido mejorar el rendimiento y la usabilidad de los equipos de audio digital para automóviles. El procesamiento de señales digitales para radios de automóviles es una tecnología que infiltra medios digitales en las radios de los automóviles. El procesador de señal digital (DSP) funciona con las señales de banda lateral y de frecuencia intermedia del sistema de entretenimiento del automóvil, lo que permite que la radio del automóvil pase de ser un único procesador de audio a convertirse en un complejo centro de información y entretenimiento de alta tecnología.
¿Por qué elegir el procesamiento de señal digital?
La industria de las radios para automóviles está pasando del procesamiento de señales analógicas al procesamiento de señales digitales porque puede ayudar a los fabricantes de radios para automóviles a mejorar el rendimiento de la radio y la calidad del audio, proporcionar mayor flexibilidad y ciclos de diseño más rápidos, acelerar el tiempo de comercialización y optimizar la producción. y entorno operativo estable. En comparación con los primeros DSP para automóviles desarrollados en la década de 1990, los DSP para automóviles actuales pueden proporcionar una funcionalidad de mayor nivel en un solo chip. Otra tendencia que muestra la importancia del desarrollo de DSP para automóviles es la conversión de señales de radio a formato digital durante las primeras etapas del procesamiento de conversión de señales.
La conversión de analógico a digital avanza en el flujo de procesamiento de la señal, desde el extremo de la banda base cerca de la salida hasta la antena que proporciona la señal de RF. Los complejos filtros analógicos interactivos han sido reemplazados por circuitos de procesamiento de señales digitales. Otros beneficios del procesamiento digital son un mejor rendimiento de la estación y calidad de audio, un control más receptivo y un procesamiento de audio completo a través de DSP para un rendimiento infinitamente lineal. Mejore la recepción de radio con rendimiento de diversidad de fase utilizando complejos algoritmos matemáticos.
La recepción digital se convertirá en una función cada vez más importante, y es probable que en el futuro las señales de radiofrecuencia se digitalicen directamente. Aunque todavía está limitada por el rendimiento analógico del sistema de transmisión, la calidad del rendimiento mejorará significativamente mediante el procesamiento de señales analógicas en el dominio digital. Para mejorar el rendimiento en diversos entornos, se están desarrollando varios esquemas de transmisión digital. Los sistemas de radio digitales optimizan la recepción de una variedad de señales analógicas transmitidas. Al realizar el procesamiento de señales en el dominio digital, su rendimiento mejorará significativamente en comparación con los receptores analógicos actuales.
La radio HD y la radio satelital son dos nuevos tipos de sistemas de transmisión y recepción digitales. La transmisión HD (también conocida como cocanal en banda o IBOC) se utiliza para transmitir digitalmente información de transmisión AM/FM terrestre en las bandas laterales del espectro existente, proporcionando a las emisoras un método simple y mejorado de transmisión digital. También es adecuado para receptores de radio equipados con DSP integrado de frecuencia media, ya que se puede actualizar fácilmente añadiendo un coprocesador HD. El proveedor transmite señales de radio por satélite en la banda S a 2,3 GHz. Las emisoras de radio por satélite pueden transmitir a una audiencia global con poco daño a la calidad de la señal. Al igual que la radio de alta definición, la transmisión por satélite puede cumplir con los requisitos de proporcionar señales de posicionamiento de automóviles, lo que permite a los conductores recibir pronósticos meteorológicos e información de tráfico en tiempo real.
Otra tendencia de desarrollo importante es aumentar la integración de módulos de hardware y funciones de software y reducir el número de módulos de hardware. Los DSP automotrices incluyen muchas más funciones de software. Por ejemplo, Philips SAF7730 es un software DSP de radio que integra cinco núcleos DSP en un chip e implementa el procesamiento de señales a través de software. El último DSP automotriz basado en frecuencia intermedia puede realizar completamente el procesamiento de frecuencia intermedia y completar las tareas principales del bloque de software en el módulo. Estos chips integran aplicaciones de RF, amplificadores, MP3 y CD. Este chip puede proporcionar recepción de radio de alto rendimiento y módulos de tamaño pequeño con bajos costos de materia prima. Más componentes de software pueden proporcionar una mayor flexibilidad, permitiendo a los proveedores de radios para automóviles diseñar diferentes combinaciones de funciones en la misma plataforma básica para satisfacer las necesidades de los usuarios. Este enfoque del diseño de plataformas no sólo aumenta el rendimiento del producto, sino que también mejora la confiabilidad. Este chip también satisfará la demanda del mercado general de funciones de CD y MP3 en sistemas de audio para automóviles en la próxima década.
Se espera que la integración de DSP se fortalezca aún más en el futuro para realizar las principales funciones de audio del automóvil. El sistema de soporte y el sistema de control macro incorporarán procesamiento de compresión de audio y microcontroladores de 32 bits. La mayoría de las funciones se pueden modificar mediante coeficientes internos o diferentes códigos ROM sin cambiar la aplicación de hardware. Al centrarse en el diseño de una plataforma, los diseñadores de sistemas ya no tienen que lidiar con problemas de calidad causados principalmente por el hardware. Aunque todavía habrá limitaciones de hardware debido a limitaciones en la potencia de procesamiento, se implementarán fácilmente características nuevas y únicas mediante el desarrollo de código ROM.
Software DSP
Los procesadores de señales digitales basados en software amplían las soluciones simples, lo que permite a los fabricantes de radios de automóviles agregar nuevas características y capacidades más significativas. Ahorro de tiempo y costos en comparación con el rediseño de circuitos integrados de radio basado en procesamiento de hardware.
Por ejemplo, los fabricantes de radios para automóviles ahora requieren un mejor rendimiento multitrayectoria y diversidad de antenas. También se enfrentan a muchas características nuevas de semiconductores y estándares de transmisión. Todo esto se puede lograr fácilmente utilizando arquitecturas basadas en software y bibliotecas de software de audio y semiconductores o conceptos de frecuencia media. Los fabricantes pueden mejorar la funcionalidad de la radio con nuevas funciones, aumentar la especificidad del producto y mejorar el rendimiento de la radio con simples actualizaciones de software.
Pero la aplicación de software de radio requiere mucha potencia de procesamiento. Por ejemplo, Philips ha integrado cinco DSP en su nuevo CarDSP para automóvil, proporcionando aproximadamente 650 MIPS de capacidad. El nuevo procesador trae una serie de mejoras de audio, que incluyen mejoras musicales, subwoofer adaptativo II, Lifevibes "Pure Studio", SRS "Circle Surround II" y más. La optimización del sonido de cada vehículo se puede lograr mediante la función de ecualización. Las mejoras en el sintonizador único mejoran el rendimiento de la radio y la antena, incluido un mejor rechazo de canales adyacentes y un rechazo mejorado de trayectorias múltiples, mientras que el sintonizador dual proporciona el efecto de reducción de trayectorias múltiples más razonable y el algoritmo de radio del software puede controlar la sintonización tanto desde la señal de entrada del dispositivo como .
Para admitir sintonizadores duales, Philips proporciona DSP basados en IF, como el SAF7730, que gestiona la diversidad de fase y el escaneo de fondo RDS para implementar funciones de audio y transmisión digital. Proporciona un nivel de integración altamente innovador. Combina bloques analógicos y digitales (señal mezclada) en el mismo DSP integrado, incluidas entradas IF analógicas, recepción de radio digital y procesamiento de audio, convertidores de frecuencia de muestreo y salidas de audio digitales y analógicas. El procesamiento de señales se implementa íntegramente en software. El alto nivel de integración en el mercado de DSP digitales para automóviles IF también es único. Ampliado a una solución IF digital de alta densidad rentable, implementada utilizando alta densidad y el proceso de reducción COMOS18 más avanzado.
El software DSP ofrece toda la flexibilidad de una solución de software. En este sentido, Philips ofrece a los usuarios una biblioteca de software de procesamiento de radio y audio avanzado, todo el cual puede integrarse en el SAF7730. Además, la flexibilidad que brindan los sistemas de radio definidos por software permite a los usuarios integrar su propia propiedad intelectual de software y obtener una mayor singularidad del producto.
Philips SAF7730 ofrece subwoofer adaptativo de 2ª generación, mejora de la música, cancelación multitrayecto y diversidad de antenas para una excelente recepción de radio y calidad de sonido. DSP, un software de radio que mejora enormemente la calidad del sonido de las transmisiones de radio tradicionales actuales, brinda a los fabricantes de radio espacio para ajustar el diseño de la radio para adaptarse a futuras estaciones de radio digitales. Las aplicaciones HD Radio se pueden implementar utilizando entrada/salida IIS. De hecho, la primera radio HD rentable está a punto de entrar en producción en masa.
Prepárate para el futuro.
Una nueva generación de procesadores de señales digitales admite audio comprimido en radios de coche. La estructura básica es la misma, excepto que se reducirá la entrada IF y se aumentará la integración de SRC, ADC y DAC. El microcontrolador puede minimizar el diseño del mecanismo del disco óptico y las capacidades de control del sistema. El microcontrolador tiene un procesador ARM7TDMI de 32 bits incorporado y varios periféricos incorporados para implementar funciones del sistema, como procesamiento de señales de radio y audio, decodificación de audio comprimido, etc. , es más fácil completar el diseño de software y hardware y el desarrollo de aplicaciones. La memoria flash incorporada se puede actualizar modificando el código. El microcontrolador ARM implementará el control macro de CarDSP.
Sin embargo, en las condiciones actuales del mercado, CarDSP todavía se utiliza solo para los modelos de radios de automóviles convencionales que necesitan admitir soluciones analógicas, y este DSP estará dirigido a los radios de automóviles convencionales.
Dado que la capacidad del sistema de transmisión para procesar señales analógicas todavía tiene un rendimiento limitado, en el futuro, con la miniaturización de los circuitos integrados y la mejora del rendimiento del CarDSP, pronto será posible ver la respuesta directa. Digitalización de señales de radiofrecuencia de ondas de radio. Esto permitirá que la señal de radio analógica final se procese íntegramente en el dominio digital. DSP seguirá proporcionando un rango de escucha ampliado para radios de automóviles, permitiendo a los usuarios recibir más estaciones en una banda de frecuencia más amplia sin tener que ajustar constantemente la radio para una mejor recepción. DSP hará que las transmisiones analógicas tradicionales de AM y FM sean más claras, con mejor calidad de sonido y menores interferencias.