遠程信息處理控制單元（TCU或T-BOX）是一種嵌入式車載系統，可應用于車輛的無線跟蹤與通信等領域。

在本系列的文章中會依次對以下主要模塊進行詳細介紹：

第一節：電源軌；

第二節：充放電管理；

第三節：接口

第四節：緊急呼叫單元；

第五節：無線連接單元；

第四節 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，當汽車在行駛過程中發生意外事故時，eCall通過移動電話和衛星定位功能，與救援中心建立聯系并及時調動救援服務，從而挽救生命。

“安全無小事，生命大于天。” 歐盟已有明確規定，2018年4月以后銷售的所有汽車都必須安裝eCall車載系統。聯合國擬定的草案也對通話時長、備用電池以及聲音強度做出了明確要求。通話（Voice Communication Mode）時長不少于5分鐘，且電話回調（Callback Mode）時長不少于20分鐘；備用電池只能為車載系統IVS（In-vehicle System）供電；接收響度等級RLR（Receiving Loudness Rating）為2dB。相信未來國內也會進一步制定統一的標準和強制性的標配。

對于eCall，TI提供的系統解決方案以及參考設計如下：

TIDA-00159：汽車緊急呼叫參考設計

TIDA-00724：汽車緊急呼叫 (eCall) 音頻系統參考設計

TIDA-00159使用的是無線調制解調器（Sierra Wireless Modem）進行模擬信號與數字信號之間的轉換，而TIDA-00724使用的是音頻編碼解碼器（TI CODEC）。

系統介紹

下面以TI參考設計TIDA-00724為例介紹eCall系統。

eCall系統框圖如下圖-2所示。當事故發生后，音頻信號經過音頻放大器（Audio AMP）放大至ADC所能識別的輸入范圍，將模擬信號轉換成數字信號；數字信號經過無線連接（Wireless Connectivity）與呼叫中心取得聯系，通過GPS迅速鎖定車輛所在位置，并返回相關的應答信號；該應答信號再經過DAC轉換成模擬信號后，由D類功率放大器（Class-D AMP）進一步放大，從而驅動揚聲器發聲。

圖- 2

1）音頻放大器（Audio AMP）

當經過麥克風的模擬信號較小時，需要經過音頻放大器進一步放大后再作為ADC的輸入。TI推薦的OPA1662-Q1是一個雙路雙極輸入運算放大器，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輸出。

2）音頻編碼解碼器（CODEC）

eCall系統中的音頻編碼解碼器必須能夠支持來自無線模塊的數字音頻源、麥克風輸入和揚聲器輸出之間的全雙工通信。TI推薦的型號為TLV320AIC3104-Q1，TLV320AIC3106-Q1以及TLV320AIC3109-Q1，它們主要區別在于ADC/DAC的通道數，音頻輸入輸出的通道數。

通常使用TLV320AIC3104-Q1，它是一種雙通道音頻編碼解碼器，滿足低功耗要求，具有eCall應用所需的輸入和輸出，TI也提供相應的評估板：TLV320AIC3104 評估模塊。該芯片特點列舉如下：

優化語音應用的性能；

支持高清語音/寬帶音頻；

靈活的接口，支持多路復用；

有效抑制噪聲，增大動態范圍。

音頻編碼解碼器的額外差動輸出需要采取保護措施，免受ESD影響。TI推薦的ESD保護器件為TPD2E007，在8kV接觸放電和15kV空氣放電仍能提供保護。其擊穿電壓為14V，遠高于TLV320AIC3104-Q1的工作電壓范圍。

3）D類功率放大器（Class-D AMP）

功率放大器的選擇有AB類功放或者D類功放。AB類功放是線性放大器，不產生電磁干擾（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類功放是高效的開關放大器，不需要太多的散熱措施。雖然D類功放需要輸出電感，不能免除EMI的影響，但是TI采用了BD模式調制減少了電感的紋波電流。由于備用電池的價格非常昂貴，如果使用AB類功放，大部分能量以熱的形式散失，所以還是使用D類功放更能節省成本。

應用于eCall場合下的D類功放還需要有診斷和保護的功能。在碰撞之前進行負載診斷有助于將系統的任何問題反饋給驅動程序進行維護；在碰撞后出現故障，可以直接通知呼叫中心揚聲器失效。雖然在eCall內部不太可能會受到高壓破壞，但是連接揚聲器和eCall的電纜在安裝、維護和故障的過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D類功放造成損害，所以還需要為這些事件提供集成保護電路，減少了對外部器件的需求，并可以通過I2C報告問題。TI主推器件包括TAS5411-Q1，TAS5421-Q1以及TPA3111D1-Q1。對于大多數需要斷和集成保護的應用場合而言，功率為8W的TAS5411-Q1是優選。對于更高的功耗需求，推薦使用功率為22W的TAS5421-Q1（除功率外其余配置跟TAS5411-Q1一致）。對于不需要集成負載診斷或保護的低端應用場合，TPA3111D1-Q1是不錯的選擇。TI推薦的TAS5411-Q1特點列舉如下：

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

針對短路到高電壓軌道的情況提供保護；

針對苛刻的汽車瞬變提供保護；

可長時間使用備份電源供電；

集成監控電路，降低成本；

增強系統的抗噪能力。

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

4）無線連接連接（Wireless Connectivity）

eCall中還涉及無線連接單元，主要用于衛星定位與電話通訊。關于無線連接單元在后面一節會詳細介紹。 敬請期待！

審核編輯：何安