數(shù)字音頻信號(hào)如何傳輸：I2S協(xié)議
出處：玩轉(zhuǎn)嵌入式 發(fā)布于：2022-12-23 13:45:19
I2S(Inter—IC Sound)總線, 又稱(chēng)集成電路內(nèi)置音頻總線，是飛利浦公司為數(shù)字音頻設(shè)備之間的音頻數(shù)據(jù)傳輸而制定的一種總線標(biāo)準(zhǔn)。采用沿獨(dú)立的導(dǎo)線傳輸時(shí)鐘與數(shù)據(jù)信號(hào)的設(shè)計(jì)，通過(guò)分離數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)，避免了時(shí)差誘發(fā)的失真。
支持全雙工/半雙工
支持主/從模式
和PCM相比，I2S更適合立體聲系統(tǒng)。I2S的變體也支持多通道的時(shí)分復(fù)用，因此可以支持多聲道。
主機(jī)Master、從機(jī)slave
對(duì)于系統(tǒng)而言，產(chǎn)生SCK和WS的信號(hào)端就是主設(shè)備，用MASTER表示。
I2S有3個(gè)主要信號(hào)
SCLK（BCLK）：串行時(shí)鐘SCLK，也叫位時(shí)鐘（BCLK），即對(duì)應(yīng)數(shù)字音頻的每一位數(shù)據(jù)，SCLK都有1個(gè)脈沖。SCLK的頻率=2×采樣頻率×采樣位數(shù)。
LRCK：幀時(shí)鐘LRCK，(也稱(chēng)WS)，用于切換左右聲道的數(shù)據(jù)。LRCK為“1”表示正在傳輸?shù)氖怯衣暤赖臄?shù)據(jù)，為“0”則表示正在傳輸?shù)氖亲舐暤赖臄?shù)據(jù)。LRCK的頻率等于采樣頻率。
串行數(shù)據(jù)SDATA：就是用二進(jìn)制補(bǔ)碼表示的音頻數(shù)據(jù)。位擁有固定的位置，而位的位置則是依賴(lài)于數(shù)據(jù)的有效位數(shù)。
MCLK：稱(chēng)為主時(shí)鐘，也叫系統(tǒng)時(shí)鐘（Sys Clock），一般為了使系統(tǒng)間能夠更好地同步時(shí)增加MCLK信號(hào)，是采樣頻率的256倍或384倍。
數(shù)據(jù)在上升沿有效時(shí)（被讀?。?，信號(hào)只會(huì)在CLK為下降沿變化，上升沿時(shí)保持穩(wěn)定狀態(tài)。
隨著技術(shù)的發(fā)展，在統(tǒng)一的 I2S接口下，出現(xiàn)了多種不同的數(shù)據(jù)格式。
根據(jù)SDATA數(shù)據(jù)相對(duì)于LRCK和SCLK的位置不同，分為左對(duì)齊-MSB、I2S格式（即飛利浦規(guī)定的格式）和右對(duì)齊-LSB（也叫日本格式、普通格式）。
對(duì)于所有數(shù)據(jù)格式和通信標(biāo)準(zhǔn)而言，始終會(huì)先發(fā)送有效位(MSB 優(yōu)先)。發(fā)送端和接收端必須使用相同的數(shù)據(jù)格式，確保發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)一致。
I2S格式
對(duì)于這種標(biāo)準(zhǔn)I2S格式的信號(hào)，無(wú)論有多少位有效數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的位總是出現(xiàn)在LRCLK變化（也就是一幀開(kāi)始）后的第2個(gè)BCLK脈沖處。這就使得接收端與發(fā)送端的有效位數(shù)可以不同。如果接收端能處理的有效位數(shù)少于發(fā)送端，可以放棄數(shù)據(jù)幀中多余的低位數(shù)據(jù)；如果接收端能處理的有效位數(shù)多于發(fā)送端，可以自行補(bǔ)足剩余的位。這種同步機(jī)制使得數(shù)字音頻設(shè)備的互連更加方便，而且不會(huì)造成數(shù)據(jù)錯(cuò)位。
左對(duì)齊-MSB
在LRCLK發(fā)生翻轉(zhuǎn)的同時(shí)開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)。該標(biāo)準(zhǔn)較少使用。注意此時(shí)LRCLK為1時(shí)，傳輸?shù)氖亲舐暤罃?shù)據(jù)，這剛好與I2S Philips標(biāo)準(zhǔn)相反。左對(duì)齊(MSB)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序圖如下所示：
聲音數(shù)據(jù)LSB傳輸完成的同時(shí)，LRCLK完成第二次翻轉(zhuǎn)（剛好是LSB和LRCLK是右對(duì)齊的，所以稱(chēng)為右對(duì)齊標(biāo)準(zhǔn)）。注意此時(shí)LRCLK為1時(shí)，傳輸?shù)氖亲舐暤罃?shù)據(jù)，這剛好與I2S Philips標(biāo)準(zhǔn)相反。右對(duì)齊(LSB)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序圖如下所示：
支持全雙工/半雙工
支持主/從模式
和PCM相比，I2S更適合立體聲系統(tǒng)。I2S的變體也支持多通道的時(shí)分復(fù)用，因此可以支持多聲道。
主機(jī)Master、從機(jī)slave
對(duì)于系統(tǒng)而言，產(chǎn)生SCK和WS的信號(hào)端就是主設(shè)備，用MASTER表示。
I2S有3個(gè)主要信號(hào)
SCLK（BCLK）：串行時(shí)鐘SCLK，也叫位時(shí)鐘（BCLK），即對(duì)應(yīng)數(shù)字音頻的每一位數(shù)據(jù)，SCLK都有1個(gè)脈沖。SCLK的頻率=2×采樣頻率×采樣位數(shù)。
LRCK：幀時(shí)鐘LRCK，(也稱(chēng)WS)，用于切換左右聲道的數(shù)據(jù)。LRCK為“1”表示正在傳輸?shù)氖怯衣暤赖臄?shù)據(jù)，為“0”則表示正在傳輸?shù)氖亲舐暤赖臄?shù)據(jù)。LRCK的頻率等于采樣頻率。
串行數(shù)據(jù)SDATA：就是用二進(jìn)制補(bǔ)碼表示的音頻數(shù)據(jù)。位擁有固定的位置，而位的位置則是依賴(lài)于數(shù)據(jù)的有效位數(shù)。
MCLK：稱(chēng)為主時(shí)鐘，也叫系統(tǒng)時(shí)鐘（Sys Clock），一般為了使系統(tǒng)間能夠更好地同步時(shí)增加MCLK信號(hào)，是采樣頻率的256倍或384倍。
數(shù)據(jù)在上升沿有效時(shí)（被讀?。?，信號(hào)只會(huì)在CLK為下降沿變化，上升沿時(shí)保持穩(wěn)定狀態(tài)。
隨著技術(shù)的發(fā)展，在統(tǒng)一的 I2S接口下，出現(xiàn)了多種不同的數(shù)據(jù)格式。
根據(jù)SDATA數(shù)據(jù)相對(duì)于LRCK和SCLK的位置不同，分為左對(duì)齊-MSB、I2S格式（即飛利浦規(guī)定的格式）和右對(duì)齊-LSB（也叫日本格式、普通格式）。
對(duì)于所有數(shù)據(jù)格式和通信標(biāo)準(zhǔn)而言，始終會(huì)先發(fā)送有效位(MSB 優(yōu)先)。發(fā)送端和接收端必須使用相同的數(shù)據(jù)格式，確保發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)一致。
I2S格式
對(duì)于這種標(biāo)準(zhǔn)I2S格式的信號(hào)，無(wú)論有多少位有效數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的位總是出現(xiàn)在LRCLK變化（也就是一幀開(kāi)始）后的第2個(gè)BCLK脈沖處。這就使得接收端與發(fā)送端的有效位數(shù)可以不同。如果接收端能處理的有效位數(shù)少于發(fā)送端，可以放棄數(shù)據(jù)幀中多余的低位數(shù)據(jù)；如果接收端能處理的有效位數(shù)多于發(fā)送端，可以自行補(bǔ)足剩余的位。這種同步機(jī)制使得數(shù)字音頻設(shè)備的互連更加方便，而且不會(huì)造成數(shù)據(jù)錯(cuò)位。
左對(duì)齊-MSB
在LRCLK發(fā)生翻轉(zhuǎn)的同時(shí)開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)。該標(biāo)準(zhǔn)較少使用。注意此時(shí)LRCLK為1時(shí)，傳輸?shù)氖亲舐暤罃?shù)據(jù)，這剛好與I2S Philips標(biāo)準(zhǔn)相反。左對(duì)齊(MSB)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序圖如下所示：
聲音數(shù)據(jù)LSB傳輸完成的同時(shí)，LRCLK完成第二次翻轉(zhuǎn)（剛好是LSB和LRCLK是右對(duì)齊的，所以稱(chēng)為右對(duì)齊標(biāo)準(zhǔn)）。注意此時(shí)LRCLK為1時(shí)，傳輸?shù)氖亲舐暤罃?shù)據(jù)，這剛好與I2S Philips標(biāo)準(zhǔn)相反。右對(duì)齊(LSB)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序圖如下所示：
關(guān)鍵詞：音頻信號(hào)
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