I2S通信總線的特點(diǎn)(常見的I2S數(shù)據(jù)格式)
出處:維庫電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于:2022-12-09 17:38:19
I2S(Inter-IC Sound)總線,又稱集成電路內(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)。采用了獨(dú)立的導(dǎo)線傳輸時(shí)鐘與數(shù)據(jù)信號(hào)的設(shè)計(jì),通過將數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)分離,避免了因時(shí)差誘發(fā)的失真。
I2S總線特點(diǎn)如下:
支持全雙工和半雙工模式;
支持主、從模式。
1、物理特性
I2S總線一般由1根系統(tǒng)時(shí)鐘線和3根信號(hào)線組成:
MCLK:稱為主時(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),MCLK的頻率= 128或者256或者512 *采樣頻率;
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。
SCK的頻率=聲道數(shù) * 采樣頻率 * 采樣位數(shù);
LRCK:幀時(shí)鐘LRCK,(也稱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;
SDATA(SD):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于數(shù)據(jù)的有效位數(shù)。
2、常見的I2S數(shù)據(jù)格式
隨著技術(shù)的發(fā)展,在統(tǒng)一的I2S硬件接口下,出現(xiàn)了多種不同的I2S數(shù)據(jù)格式,可分為:I2S Philips標(biāo)準(zhǔn)、左對(duì)齊(MSB)標(biāo)準(zhǔn)和右對(duì)齊(LSB,也叫日本格式、普通格式)標(biāo)準(zhǔn)。
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。
2.1、I2S Philips標(biāo)準(zhǔn)
I2S Philips標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序圖如下圖所示:
使用LRCLK信號(hào)表示當(dāng)前正在發(fā)送數(shù)據(jù)所屬的聲道,LRCLK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)。LRCLK信號(hào)從當(dāng)前聲道數(shù)據(jù)的個(gè)位(MSB)之前的一個(gè)時(shí)鐘開始有效。
LRCLK信號(hào)在BCLK的下降沿變化,發(fā)送方在時(shí)鐘信號(hào)BCLK的下降沿改變數(shù)據(jù),接收方在時(shí)鐘信號(hào)BCLK的上升沿讀取數(shù)據(jù)。正如上文所說,LRCLK頻率等于采樣頻率Fs,一個(gè)LRCLK周期(1/Fs)包括發(fā)送左聲道和右聲道數(shù)據(jù)。
對(duì)于這種標(biāo)準(zhǔn)I2S格式的信號(hào),無論有多少位有效數(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。
2.2、左對(duì)齊(MSB)標(biāo)準(zhǔn)
該標(biāo)準(zhǔn)較少使用,在LRCLK發(fā)生翻轉(zhuǎn)的同時(shí)開始傳輸數(shù)據(jù),注意LRCLK為1時(shí),傳輸?shù)氖亲舐暤罃?shù)據(jù),LRCLK為0時(shí),傳輸?shù)氖怯衣暤罃?shù)據(jù),這剛好與I2S Philips標(biāo)準(zhǔn)相反。
2.3、右對(duì)齊(LSB)標(biāo)準(zhǔn)
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,所以稱為右對(duì)齊標(biāo)準(zhǔn))。注意LRCLK為1時(shí),傳輸?shù)氖亲舐暤罃?shù)據(jù),LRCLK為0時(shí),傳輸?shù)氖怯衣暤罃?shù)據(jù),這剛好與I2S Philips標(biāo)準(zhǔn)相反。
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