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「五分钟读懂」芯片常用数字接口(7)I2S_频率_暗记

雨夜梧桐 2024-10-01 01:09:58 0

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I2S(Inter-IC Sound)总线,是Philips公司为数字音频传输制订的总线标准。

【I2S运用框图】

「五分钟读懂」芯片常用数字接口(7)I2S_频率_暗记 「五分钟读懂」芯片常用数字接口(7)I2S_频率_暗记 智能

图1 I2S运用框图

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(图片来自网络侵删)

如图1所示,I2S协议定义了3种组网构造。
SCK和WS总是有Master发起。
系统的Master可以是发送方,也可以是吸收方,或者由第三方掌握掌握。
SD在确定运用时方向为确定的,既可以由Master发送,也可以由Slave发送。

【I2S接口旗子暗记

表1 I2S接口旗子暗记

SCK:串行时钟,由Master掌握。
SD:串行数据。
串行化时,按照高位先传的原则进行。
I2S标准模式下,当系统位宽比字长永劫,低位补充0。
MSB在WS变革的下一个周期发送。
吸收方在上升沿采集数据。
WS:字线选择指示,由Master掌握。
在标准模式下,低电平表示左声道,高电平表示右声道。
WS在MSB传输的前一个时钟周期跳变。

【I2S接口数据格式】

图2 I2S三种数据传输模式

如图2所示,目前I2S数据格式按照WS和SCK相位的不同,分为三种类型:I2S Philips格式(标准模式),左对齐模式,右对齐模式。
这三种模式的可以依赖如下特点大略区分:

标准模式:低电平表示左声道,数据在WS跳变后一个周期开始发送左对齐模式:高电平表示左声道且无效数据添补在低位,数据在WS跳变当周期开始发送右对齐模式:高电平表示左声道且无效数据添补在高位,数据在WS跳变当周期开始发送

【I2S接口音频运用】

I2S协议仅大略定义了接口旗子暗记、时序、电平等物理接口。
数据发送内容、发送位宽、SCK频率、WS频率均没有定义。
而实际运用时,由于音频数字化的特点,这些实际上是有明确定义的。
为了方便理解,我们先从音频数字化3个关键指标提及:

指标一,采样频率。
音频旗子暗记为仿照旗子暗记,模数转换时须要确定采样频率。
人声频率范围为300Hz~3.4KHz,而人的听觉范围为20Hz~20KHz,根据Nyquist采样定理,如果我们的目标是语音通话,那么采样频率必须大于3.4KHz,如果是音频则须要大于40KHz。

表2 常用采样频率

常用采样频率如表2所示,表中对不同的运用需求,采样频率做了不同的定义。
理论上讲,采样频率越高音质越好,而实际上按照刚好够用的原则,8KHz(>3.4KHz2)用于语音业务已够用, 44.1/48KHz(>20KHz2)用于音频已够用。

指标二,量化位数。
采样频率是对声音旗子暗记在韶光轴上的采样精度定义。
而量化位宽则是对声音旗子暗记在幅度轴上的采样精度定义。
如果声音幅度为 V,当量化位数为n时,空想情形下可以大略理解为能够区分V/2^n声音幅度差异。
理论上讲量化位数越多,音质越好。
常用的采样位数有8位,16位,24位,32位。

指标三,声道数。
音频数字化通道个数。
一样平常为单声道,双声道等。

理解了音频数字化的指标后,现在来先容本节开始提到的I2S协议未定义的内容:

发送内容:每次仿照音频采样的AD转换结果 发送位宽:量化位宽(或者N位量化位宽+M位0添补) WS频率:采样频率 SCK频率:WS频率发送位宽2(声道数)

【后记】

I2S协议WS位宽为1bit,因此限定了其单个I2S接口仅能支持两个声道。
在多声道运用时可以采取增加I2S接口数量的办法来实现。

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