A²B是一種雙向高頻寬數位音訊匯流排，能夠在很長的距離上（節點間的距離長達30公尺，整個匯流排長度為300公尺）使用一條2線式非遮罩雙絞線（UTP）電纜傳輸I2S/TDM/PDM資料、I2C/SPI控制資訊，以及時脈和供電訊號。該匯流排在汽車應用和統一通訊應用中已經非常成熟，而透過不斷的深入開發，A²B還可用於許多商業和工業用途。

商業、辦公和公共建築要求公共廣播系統（PA）持續可用。PA是由麥克風、放大器、喇叭和相關設備組成的電子系統，其能提高人聲、樂器或其他聲源的響度。舉例而言，此種系統可以取代傳統的警報系統。在緊急情況下，清晰的語音指示比傳統的警報器更能有效地引導人們做出正確的反應，協助人們能更理解情況，並有可能避免災難的發生。

此外，音樂播放分配、語音警報、廣播和對講功能可以成為該系統的一部分，系統的複雜性因而會增加。隨著系統不斷發展，以及對額外廣播功能的需求不斷增加，相關系統設計變得越來越複雜，而A²B技術可能有助於滿足此一需求。

為了服務大量節點，使用乙太網路作為實體層時，每個節點都需要配備昂貴的微控制器。此方法常用於簡單的音訊和控制裝置。除乙太網路外，100V線路也可加以使用，並具有透過電纜傳輸電力的優勢，但其在一個方向上只能傳輸一個音訊訊號，無法增加資料通訊，並且所需的變壓器非常笨重。

這就是A²B可發揮作用的地方。A²B使得本地相關裝置（如喇叭、麥克風、對講機、控制台和感測器）能夠透過簡單線纜以菊鍊形式相連接。

A²B易於使用和建置，是理想的解決方案。A²B收發器可以連接到裝置，使用者將獲得64個雙向音訊通道（32個下游通道和32個上游通道），這些通道可以經由配對與位於端點的週邊裝置進行I2C/SPI/GPIO通訊，而無需開發或使用更複雜的時隙協定堆疊。

A²B是一種高速雙向時間同步匯流排，可傳輸I²S/TDM以及I²C、SPI、GPIO資料，資料速率為50 Mbps。此種高速資料傳輸的優勢是任意兩個節點之間的延遲低至50 μs。

借助非遮罩雙絞線（UTP），可將多達17個節點（包括主節點）以菊鏈形式連接到一條匯流排上。匯流排長度可長達300公尺，而每個節點之間的距離可達30公尺。通訊可以從一個節點到另一個節點，這表示如果選擇48 kHz和16位元，則每個節點都可以向任何其他節點發送32個音訊通道。資料大小可以根據不同的需求確定，資料速率可以設定為1.5 kHz至192 kHz之間。資料寬度越小、資料速率越低，可用通道數越多。

另一大亮點是匯流排功率，整條匯流排可以傳輸高達50 W的功率。因此，節點可以透過匯流排遠端供電，而無需額外的本地電源。中等輸出功率的喇叭節點也可以透過A²B匯流排供電。但是，如果功率需求更高，則需要外部電源。

圖一 : A2B網路及其相連模組的設定示例。

圖一展示A²B匯流排的彈性，其能簡化系統設計和配置。由於收發器已經整合了多數模組和介面，因此通常不需要單獨的微控制器即可運行。

如圖所示，簡單的節點是一個麥克風陣列，其採用AD2437收發器。可連接多達四個PDM麥克風。此種麥克風陣列可用於定位噪音源以執行雜訊消除，或找到音訊的到達方向。在如此情況下，可以從相鄰背景雜訊中擷取該音訊源。

由於匯流排延遲非常低，此陣列不一定需要位於同一個節點上，而可輕鬆地分佈於房內不同位置的多個節點。電源將從匯流排獲取，因為此節點功耗非常低，無需單獨的電源。因此，解決方案非常精巧且易於安裝。例如，我們設計過一個尺寸為35mm × 19mm的節點，其中包括導線連接器和匯流排電源電路。

如果需要更複雜的功能，則可透過I²S輸出將單獨的D類或任何其他功率放大器連接到AD2437。此外，還可以連接音訊轉碼器。由於音訊通常不會隨時中斷，因此可以採用I²C介面來並行設定功率放大器或轉碼器。借助此種配置，可以創建一個簡單的匯流排供電對講終端。AD2437還具有GPIO，其中一些提供脈衝寬度調變（PWM）輸出。這可以用於鍵盤埠輸入來與主機互動。如果按下某個鍵，主機就會收到中斷，進而可以建立通訊。PWM輸出可用於指示通訊是否處於活動狀態，驅動LED（指示連接狀態），以及指示所需的所有其他資訊。此種簡單但有效的功能不需要單獨的微控制器，整個系統的軟體工作得以簡化。

複雜度更高的對講機終端（如具有圖形化使用者介面（GUI））可以使用微控制器透過SPI擷取資料。請注意，SPI匯流排最大速度為10 Mbps。

對於純喇叭節點（可能位於天花板或建築物的其他部分，需要更高輸出功率），外部電源將足以滿足需求。匯流排電源不需要插入到主機節點，可以將其插入到任何中間節點的某個位置，以減輕電纜內的電流壓力。

圖二 : 公共廣播系統示例。

在很多其他應用中，功能豐富的A²B也優於以前使用的技術，可以取而代之。這些應用包括需要通訊和多通道音訊廣播的應用。

護理呼叫/通知系統由乙太網路配置組成，複雜度較低。在如此情況下，房間控制器將透過乙太網路連接，但與患者終端的連接將透過A²B運行。此配置能夠透過一根UTP電纜將所有必要的音訊、資料和電源傳輸到房間內分佈的多達16張床位。每個終端都可以輕鬆配備一個小型微控制器，以便為每位患者提供豐富的音訊通道選擇。顯示螢幕則可以指示通道選擇、時間和警報狀態。警報按鈕可以直接連接到其中一個GPIO，以觸發房間控制器上的中斷。

此外，如果患者行動受限，選定的終端可以即時將麥克風訊號傳輸到房間控制器。系統可以轉換選定的關鍵字並觸發警報。

由於此環境的安裝可能變化多端，因此系統必須支援輕鬆變更其設定。網路中終端的增加和刪除將由主機提供的隨插即用協定推疊處理。為了在移除的終端上保持菊鏈配置，可以使用一個小型電源轉接器來橋接缺失的節點。如果通訊中斷，診斷程式將報告故障。

A²B匯流排的超低延遲和完全同步行為對櫃檯對講系統也有益。多個麥克風可以位於不同位置，使用波束成形技術清晰地分離櫃檯前講話者的聲音通道。所有來自鄰近人員的背景雜音都將被抑制。使任何隔音屏障（如玻璃牆）之間都可以建立清晰的對話。通常櫃檯、醫院的隔離區域或無塵室設施都很適合採用此類解決方案。

圖三 : C櫃檯對講系統示例。

與其類似地，監獄對講系統中的所有麥克風資料也都可以傳輸到主機系統，使許多音訊通道（如不同的無線電頻道）可以廣播到每間牢房。

使用波束成形的另一個典型例子是會議系統，相關技術允許在會議室中放置許多麥克風。語音轉文本系統需要能夠將不同說話者的音訊訊號清晰分離。由於延遲低，所有麥克風通道可以同時傳輸到主機控制器或數位訊號處理器（DSP），以計算不同的波束位置。

另一種方法是使用座位到座位桌面麥克風或耳機，並將其連接到口譯系統。在此，所有與會者都可以獲得自動翻譯成各自母語的個性化音訊資料。透過使用較低品質的音訊頻寬，系統可以支援相當多的通道。因此，主機可以接收所有麥克風訊號，並輕鬆進行優先順序排序。排序方式可以基於訊號強度從高到低，也可以採用系統控制的方式，僅向選定的人員開放語音。在此種情況下，所有終端都可以透過匯流排供電，而不需要在桌上配置局部電源。

家用自動化系統日益普及，其便捷的燈光、暖氣、空調和捲簾控制功能廣為人知。除此之外，這些系統還需要將音訊分配到許多房間。如此，您在房屋的任何位置都能聽到門鈴聲，即使在浴室中聆聽高音訊品質的收藏播放清單也不例外。將音訊流傳輸到家中任何位置的功能，以及支援麥克風透過語音命令控制房屋的功能都非常實用。相較於透過WLAN進行無線連接，有線連接可提供更可靠的鏈路，並減輕無線流量負載。

A²B適合專業音訊系統、家庭錄音室和現場舞臺設施，利用CAT5或XLR等現有電纜技術就能輕鬆實現音訊連接。接下來更深入瞭解A2B匯流排，以及其如何能夠雙向處理如此多的音訊通道。A²B匯流排以48 kHz心跳的方式透過匯流排發送超幀。資料以1024倍的速率傳輸，匯流排上的資料流程頻率達到49.152 MHz。超幀由兩部分組成：一部分是上游，另一部分是下游，通訊由同步控制幀和同步回應幀啟動。在下游/上游時隙內插入所有I2S/TDM資料、I2C資料、GPIO和中斷資訊。

主機生成時脈，所有節點與該時脈同步，使得系統始終同步。同步控制幀中的前同步碼確保所有節點同步並且可向周邊提供時脈，好處是整個音訊鏈不需要額外的時脈、本地振盪器或非同步採樣速率轉換器。

圖四 : A2B超幀。

圖五 : A2B資料流程。

啟動時，直連到第一個A2B收發器晶片（如AD2437）的主機處理器將把其設定為主節點。主機處理器提供穩定的48 kHz訊號，收發器將開始用其鎖相迴路（PLL）鎖定該訊號。主節點設定完成後，其開始逐一啟動子節點。

SigmaStudio+軟體支援全系統設定，包括音訊通道和節點配置。其為一款圖形化編程、診斷和調整工具，允許設計人員增加音訊轉碼器、D類放大器等周邊，輕鬆創建A²B

網路的圖形化使用者介面。針對Linux系統的軟體協定棧和隨插即用協定堆疊都已提供，便於在運行期間增加或刪除匯流排上的節點。具有XLR或RJ45連接器的主評估模組或子節點評估模組支援A²B，包括電源傳輸。

結論

新型A²B收發器的功能透過進一步增強，例如電纜更長且匯流排功率更高等，為各種應用開拓了廣泛的機會，尤其是在需要透過簡單佈線將多個音訊通道連接到控制資料的情況下。如果匯流排上連接的裝置既有簡單節點也有複雜節點，那麼匯流排允許即使在不太複雜的節點上也能採用低成本硬體實現。即使在非音訊應用中，例如準確同步的感測器網路，A²B也能明顯簡化應用。

（本文作者Roland Prager為ADI現場應用工程師）