遠(yuǎn)程信息處理控制單元（TCU或T-BOX）是一種嵌入式車(chē)載系統(tǒng)，可應(yīng)用于車(chē)輛的無(wú)線跟蹤與通信等領(lǐng)域。

在本系列的文章中會(huì)依次對(duì)以下主要模塊進(jìn)行詳細(xì)介紹：

第一節(jié)：電源軌；

第二節(jié)：充放電管理；

第三節(jié)：接口

第四節(jié)：緊急呼叫單元；

第五節(jié)：無(wú)線連接單元；

第四節(jié) 緊急呼叫單元

緊急呼叫單元eCall（Emergency Call）是T-BOX的重要組成部分，當(dāng)汽車(chē)在行駛過(guò)程中發(fā)生意外事故時(shí)，eCall通過(guò)移動(dòng)電話和衛(wèi)星定位功能，與救援中心建立聯(lián)系并及時(shí)調(diào)動(dòng)救援服務(wù)，從而挽救生命。

“安全無(wú)小事，生命大于天。” 歐盟已有明確規(guī)定，2018年4月以后銷(xiāo)售的所有汽車(chē)都必須安裝eCall車(chē)載系統(tǒng)。聯(lián)合國(guó)擬定的草案也對(duì)通話時(shí)長(zhǎng)、備用電池以及聲音強(qiáng)度做出了明確要求。通話（Voice Communication Mode）時(shí)長(zhǎng)不少于5分鐘，且電話回調(diào)（Callback Mode）時(shí)長(zhǎng)不少于20分鐘；備用電池只能為車(chē)載系統(tǒng)IVS（In-vehicle System）供電；接收響度等級(jí)RLR（Receiving Loudness Rating）為2dB。相信未來(lái)國(guó)內(nèi)也會(huì)進(jìn)一步制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和強(qiáng)制性的標(biāo)配。

對(duì)于eCall，TI提供的系統(tǒng)解決方案以及參考設(shè)計(jì)如下：

TIDA-00159：汽車(chē)緊急呼叫參考設(shè)計(jì)

TIDA-00724：汽車(chē)緊急呼叫 (eCall) 音頻系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)

TIDA-00159使用的是無(wú)線調(diào)制解調(diào)器（Sierra Wireless Modem）進(jìn)行模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，而TIDA-00724使用的是音頻編碼解碼器（TI CODEC）。

系統(tǒng)介紹

下面以TI參考設(shè)計(jì)TIDA-00724為例介紹eCall系統(tǒng)。

eCall系統(tǒng)框圖如下圖-2所示。當(dāng)事故發(fā)生后，音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)音頻放大器（Audio AMP）放大至ADC所能識(shí)別的輸入范圍，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)無(wú)線連接（Wireless Connectivity）與呼叫中心取得聯(lián)系，通過(guò)GPS迅速鎖定車(chē)輛所在位置，并返回相關(guān)的應(yīng)答信號(hào)；該應(yīng)答信號(hào)再經(jīng)過(guò)DAC轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)后，由D類(lèi)功率放大器（Class-D AMP）進(jìn)一步放大，從而驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。

圖- 2

1）音頻放大器（Audio AMP）

當(dāng)經(jīng)過(guò)麥克風(fēng)的模擬信號(hào)較小時(shí)，需要經(jīng)過(guò)音頻放大器進(jìn)一步放大后再作為ADC的輸入。TI推薦的OPA1662-Q1是一個(gè)雙路雙極輸入運(yùn)算放大器，可提供低噪聲密度和 0.00006% 的超低失真 （1kHz），能夠最大限度地增大信號(hào)輸出。

2）音頻編碼解碼器（CODEC）

eCall系統(tǒng)中的音頻編碼解碼器必須能夠支持來(lái)自無(wú)線模塊的數(shù)字音頻源、麥克風(fēng)輸入和揚(yáng)聲器輸出之間的全雙工通信。TI推薦的型號(hào)為T(mén)LV320AIC3104-Q1，TLV320AIC3106-Q1以及TLV320AIC3109-Q1，它們主要區(qū)別在于ADC/DAC的通道數(shù)，音頻輸入輸出的通道數(shù)。

通常使用TLV320AIC3104-Q1，它是一種雙通道音頻編碼解碼器，滿(mǎn)足低功耗要求，具有eCall應(yīng)用所需的輸入和輸出，TI也提供相應(yīng)的評(píng)估板：TLV320AIC3104 評(píng)估模塊。該芯片特點(diǎn)列舉如下：

優(yōu)化語(yǔ)音應(yīng)用的性能；

支持高清語(yǔ)音/寬帶音頻；

靈活的接口，支持多路復(fù)用；

有效抑制噪聲，增大動(dòng)態(tài)范圍。

音頻編碼解碼器的額外差動(dòng)輸出需要采取保護(hù)措施，免受ESD影響。TI推薦的ESD保護(hù)器件為T(mén)PD2E007，在8kV接觸放電和15kV空氣放電仍能提供保護(hù)。其擊穿電壓為14V，遠(yuǎn)高于TLV320AIC3104-Q1的工作電壓范圍。

3）D類(lèi)功率放大器（Class-D AMP）

功率放大器的選擇有AB類(lèi)功放或者D類(lèi)功放。AB類(lèi)功放是線性放大器，不產(chǎn)生電磁干擾（EMI），不需要太多外部電子元件，然而效率非常低，需要采用大量散熱措施。而D類(lèi)功放是高效的開(kāi)關(guān)放大器，不需要太多的散熱措施。雖然D類(lèi)功放需要輸出電感，不能免除EMI的影響，但是TI采用了BD模式調(diào)制減少了電感的紋波電流。由于備用電池的價(jià)格非常昂貴，如果使用AB類(lèi)功放，大部分能量以熱的形式散失，所以還是使用D類(lèi)功放更能節(jié)省成本。

應(yīng)用于eCall場(chǎng)合下的D類(lèi)功放還需要有診斷和保護(hù)的功能。在碰撞之前進(jìn)行負(fù)載診斷有助于將系統(tǒng)的任何問(wèn)題反饋給驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行維護(hù)；在碰撞后出現(xiàn)故障，可以直接通知呼叫中心揚(yáng)聲器失效。雖然在eCall內(nèi)部不太可能會(huì)受到高壓破壞，但是連接揚(yáng)聲器和eCall的電纜在安裝、維護(hù)和故障的過(guò)程中很有可能短接到電源或地，即使只是瞬間事件也有可能對(duì)D類(lèi)功放造成損害，所以還需要為這些事件提供集成保護(hù)電路，減少了對(duì)外部器件的需求，并可以通過(guò)I2C報(bào)告問(wèn)題。TI主推器件包括TAS5411-Q1，TAS5421-Q1以及TPA3111D1-Q1。對(duì)于大多數(shù)需要斷和集成保護(hù)的應(yīng)用場(chǎng)合而言，功率為8W的TAS5411-Q1是優(yōu)選。對(duì)于更高的功耗需求，推薦使用功率為22W的TAS5421-Q1（除功率外其余配置跟TAS5411-Q1一致）。對(duì)于不需要集成負(fù)載診斷或保護(hù)的低端應(yīng)用場(chǎng)合，TPA3111D1-Q1是不錯(cuò)的選擇。TI推薦的TAS5411-Q1特點(diǎn)列舉如下：

可從低電源軌獲得充足的聲壓SPL（Sound Pressure Level）；

針對(duì)短路到高電壓軌道的情況提供保護(hù)；

針對(duì)苛刻的汽車(chē)瞬變提供保護(hù)；

可長(zhǎng)時(shí)間使用備份電源供電；

集成監(jiān)控電路，降低成本；

增強(qiáng)系統(tǒng)的抗噪能力。

如果對(duì)功率要求不高，不需要集成診斷保護(hù)功能，且通過(guò)GPIO控制的場(chǎng)合下可使用功率為2W的D類(lèi)單聲道免濾波音頻放大器TPA2000D1-Q1。它采用了TI的第三代調(diào)制技術(shù)，提高了效率和信噪比。

4）無(wú)線連接連接（Wireless Connectivity）

eCall中還涉及無(wú)線連接單元，主要用于衛(wèi)星定位與電話通訊。關(guān)于無(wú)線連接單元在后面一節(jié)會(huì)詳細(xì)介紹。 敬請(qǐng)期待！

審核編輯：何安