数字音频信号如何传输:I2S协议
出处:玩转嵌入式 发布于:2022-12-23 13:45:19
支持全双工/半双工
支持主/从模式
和PCM相比,I2S更适合立体声系统。I2S的变体也支持多通道的时分复用,因此可以支持多声道。
主机Master、从机slave
对于系统而言,产生SCK和WS的信号端就是主设备,用MASTER表示。
I2S有3个主要信号
SCLK(BCLK):串行时钟SCLK,也叫位时钟(BCLK),即对应数字音频的每一位数据,SCLK都有1个脉冲。SCLK的频率=2×采样频率×采样位数。
LRCK:帧时钟LRCK,(也称WS),用于切换左右声道的数据。LRCK为“1”表示正在传输的是右声道的数据,为“0”则表示正在传输的是左声道的数据。LRCK的频率等于采样频率。
串行数据SDATA:就是用二进制补码表示的音频数据。位拥有固定的位置,而位的位置则是依赖于数据的有效位数。
MCLK:称为主时钟,也叫系统时钟(Sys Clock),一般为了使系统间能够更好地同步时增加MCLK信号,是采样频率的256倍或384倍。
数据在上升沿有效时(被读取),信号只会在CLK为下降沿变化,上升沿时保持稳定状态。
数据在下降沿有效时(被读取),信号只会在CLK为上升沿变化。下降沿时保持稳定状态。
I2S格式的信号无论有多少位有效数据,数据的位总是出现在LRCK变化(也就是一帧开始)后的第2个SCLK脉冲处,(个脉冲处是上一段有效位数的位-此处为我的理解,按波形来看对的上,不知是否有误)。这就使得接收端与发送端的有效位数可以不同。如果接收端能处理的有效位数少于发送端,可以放弃数据帧中多余的低位数据;如果接收端能处理的有效位数多于发送端,可以自行补足剩余的位(常补足为零)。这种同步机制使得数字音频设备的互连更加方便,而且不会造成数据错位。为了保证数字音频信号的正确传输,发送端和接收端应该采用相同的数据格式和长度。
格式
随着技术的发展,在统一的 I2S接口下,出现了多种不同的数据格式。
根据SDATA数据相对于LRCK和SCLK的位置不同,分为左对齐-MSB、I2S格式(即飞利浦规定的格式)和右对齐-LSB(也叫日本格式、普通格式)。
对于所有数据格式和通信标准而言,始终会先发送有效位(MSB 优先)。发送端和接收端必须使用相同的数据格式,确保发送和接收的数据一致。
I2S格式
对于这种标准I2S格式的信号,无论有多少位有效数据,数据的位总是出现在LRCLK变化(也就是一帧开始)后的第2个BCLK脉冲处。这就使得接收端与发送端的有效位数可以不同。如果接收端能处理的有效位数少于发送端,可以放弃数据帧中多余的低位数据;如果接收端能处理的有效位数多于发送端,可以自行补足剩余的位。这种同步机制使得数字音频设备的互连更加方便,而且不会造成数据错位。
左对齐-MSB
在LRCLK发生翻转的同时开始传输数据。该标准较少使用。注意此时LRCLK为1时,传输的是左声道数据,这刚好与I2S Philips标准相反。左对齐(MSB)标准时序图如下所示:
右对齐-LSB
声音数据LSB传输完成的同时,LRCLK完成第二次翻转(刚好是LSB和LRCLK是右对齐的,所以称为右对齐标准)。注意此时LRCLK为1时,传输的是左声道数据,这刚好与I2S Philips标准相反。右对齐(LSB)标准时序图如下所示:
时序
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