I2S 規(guī)范及其介紹
I2S(Inter—ICSound)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)，該總線專責(zé)于音頻設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，廣泛應(yīng)用于各種多媒體系統(tǒng)。它采用了沿獨立的導(dǎo)線傳輸時鐘與數(shù)據(jù)信號的設(shè)計，通過將數(shù)據(jù)和時鐘信號分離，避免了因時差誘發(fā)的失真，為用戶節(jié)省了購買抵抗音頻抖動的專業(yè)設(shè)備的費用。在ADC、DAC、DSP、CPU等設(shè)備總線中有廣泛的應(yīng)用。
I2S-總線體系
在飛利浦公司的I2S標(biāo)準(zhǔn)中，既規(guī)定了硬件接口規(guī)范，也規(guī)定了數(shù)字音頻數(shù)據(jù)的格式。I2S有3個主要信號：
1.串行時鐘SCK，即對應(yīng)數(shù)字音頻的每一位數(shù)據(jù)，SCLK都有1個脈沖。SCLK的頻率=2×采樣頻率×采樣位數(shù)。
2.字（聲道）選擇WS，用于切換左右聲道的數(shù)據(jù)。WS為“1”表示正在傳輸?shù)氖亲舐暤赖臄?shù)據(jù)，為“0”則表示正在傳輸?shù)氖怯衣暤赖臄?shù)據(jù)。WS的頻率等于采樣頻率。WS為“1”表示正在傳輸?shù)氖亲舐暤赖臄?shù)據(jù)。WS為“0”表示正在傳輸?shù)氖怯衣暤赖臄?shù)據(jù)。WS可以在串行時鐘的上升沿或者下降沿發(fā)生改變，并且WS信號不需要一定是對稱的。在從屬裝置端，WS在時鐘信號的上升沿發(fā)生改變。WS總是在最高位傳輸前的一個時鐘周期發(fā)生改變，這樣可以使從屬裝置得到與被傳輸?shù)拇袛?shù)據(jù)同步的時間，并且使接收端存儲當(dāng)前的命令以及為下次的命令清除空間。
3.串行數(shù)據(jù)SD，就是用二進(jìn)制補(bǔ)碼表示的音頻數(shù)據(jù)。I2S格式的信號無論有多少位有效數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的最高位總是出現(xiàn)在WS變化（也就是一幀開始）后的第2個SCK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，而且不會造成數(shù)據(jù)錯位。
有時為了使系統(tǒng)間能夠更好地同步，還需要另外傳輸一個信號MCLK，稱為主時鐘，也叫系統(tǒng)時鐘（SysClock），是采樣頻率的256倍或384倍。
I2S-時序要求
在I2s總線中，任何設(shè)備都可以通過提供必需的時鐘信號成為系統(tǒng)的主導(dǎo)裝置，而從屬裝置通過外部時鐘信號來得到它的內(nèi)部時鐘信號，這就意味著必須重視主導(dǎo)裝置和數(shù)據(jù)以及命令選擇信號之間的傳播延遲，總的延遲主要由兩部分組成：
1.外部時鐘和從屬裝置的內(nèi)部時鐘之間的延遲；
2.內(nèi)部時鐘和數(shù)據(jù)信號以及命令選擇信號之間的延遲。
對于數(shù)據(jù)和命令信號的輸入，外部時鐘和內(nèi)部時的延遲不占據(jù)主導(dǎo)的地位，它只是延長了有效的建立時間(set—uptime)。延遲的主要部分是發(fā)送端的傳輸延遲和設(shè)置接收端所需的時間。T是時鐘周期，Tr是最小允許時鐘周期，T>Tr這樣發(fā)送端和接收端才能滿足數(shù)據(jù)傳輸速率的要求。對于所有的數(shù)據(jù)速率，發(fā)送端和接收端均發(fā)出一個具有固定的傳號空號比(mark—spaceratio)的時鐘信號，所以tLC和tHC是由T所定義的。tLC和tHC必須大于0.35T，這樣使信號在從屬裝置端可以被檢測到。
延遲(tdtr)和最快的傳輸速度(由Ttr定義)是相關(guān)的，快的發(fā)送端信號在慢的時鐘上升沿可能導(dǎo)致tdtr不能超過tRC而使thtr為零或者負(fù)。只有tRC不大于tRCmax的時候(tRCmax>：0.15T)，發(fā)送端才能保證thtr大于等于0。為了允許數(shù)據(jù)在下降沿被記錄，時鐘信號上升沿及T相關(guān)的時間延遲應(yīng)該給予接收端充分的建立時間(set-uptime)。數(shù)據(jù)建立時間(set-uptime)和保持時間(holdtime)不能小于指定接收端的建立時間和保持時間。
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