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014 I2S 接口

       I2S(Inter-IC Sound)是由飞利浦(Philips)公司制定的、广泛应用于芯片间传输数字音频的同步串行接口标准,其核心是用4根信号线实现左右声道PCM音频的同步传输,主设备提供时钟,从设备跟随,数据在固定时序下串行移位。

       1、I2S的信号和主要参数

     (1)I2S最少要用到BCLK、LRCK、SD这3个信号,通常还会加1个主时钟MCLK信号。

       BCLK(Bit clock,也叫Serial Clock,SCK),提供同步音频数据传输的时钟信号,确定了数据传输的速度和时序

       LRCK(Left-Right Clock),帧同步信号,指示当前传输的是左声道的音频数据还是右声道的音频数据。

       SD(Serial Data),传输PCM音频数据,常用的数据位宽为8/16/24/32bit。

       MCLK(Main Clock),可选信号,为Codec/ADC/DAC提供工作参考时钟。

    (2)时钟之间的关系

         LRCK = fs ;

         BCLK = LRCK×位宽×通道数(左/右声道) ;

         MCLK = 256/384×BCLK 。

    (3)主要参数

       位深(Bit Depth):量化后的音频精度,决定了音频的动态范围和信噪比,常见的有16bit(CD音质)、24bit(专业音频、HiFi)、32bit(高精度处理、浮点数音频);

       位宽(Bit Width):I2S数据线上传输的数据位数,通常≥位深。

       常见的位深和位宽的组合:

             16bit 位深 + 16bit 位宽;

             24bit 位深 + 24bit 位宽;

             24bit 位深 + 32bit 位宽(最常用,兼容更好);

             32bit 位深 + 32bit 位宽。

      2、I2S的传输模式

      I2S有标准、左对齐、右对齐三种传输模式。

    (1)标准传输模式

          数据先传MSB,后传LSB;

          LRCK跳变沿之后,延迟1个BCLK周期,才输出MSB;

          通常在BCLK下降沿 切换 LRCK;

          在BCLK下降沿发送数据,在BCLK上升沿采样数据。

          

   (2)左对齐传输模式

         也叫MSB对齐,即每声道数据的MSB与LRCK对齐;

         MSB与LRCK对齐,LRCK跳变的同时,MSB就开始输出。

       

(3)右对齐传输模式

      也叫LSB对齐,即每声道数据的LSB与LRCK边沿对齐;

      LRCK 切换声道时,LSB也刚好是最后一个BCLK。

      

     4、I2S的传输流程

     ※ 主设备生成稳定的 MCLK、BCLK、LRCK;

     ※ LRCK 为 0 → 发送左声道 16bit 数据,每 bit 对应一个 BCLK;

     ※ LRCK 跳变为 1 → 发送右声道 16bit 数据;

     ※ 循环往复,形成连续音频流,直至传输结束。

    5、I2S的特点

   (1)优点

     ※ 专为音频设计,同步性强;

     ※ 电路简单、引脚少;

     ※ 位深/位宽灵活,通用性强;

     ※ 主从结构清晰,易控制。

   (2)缺点

     ※ 只能点对点,不支持总线拓扑;

     ※ 无校验、无应答机制;

     ※ 时钟抖动敏感;

     ※ 多声道扩展麻烦。

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