嵌入式基础接口-音频接口（I2S、PDM、PCM/TDM）_pdm接口

作者：黑客灵魂 | 2024-08-13 20:29:36

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pdm接口

嵌入式基础接口-音频接口（I2S、PDM、PCM/TDM）

I2S
- 通讯引脚
- 通信协议
PCM/TDM
- 通讯引脚
- 通讯协议
PDM
- 通讯引脚
通信特征
应用场景
- 参考链接

I2S

I2S总线，又称集成电路内置音频总线，专门用于音频设备之间的数据传输，广泛应用于多媒体系统。它采用了沿独立的导线传输时钟与数据信号的设计，通过将数据和时钟信号分离，避免了因时差诱发的失真，为用户节省了购买抵抗音频抖动的专业设备的费用。

通讯引脚

1、SCLK：串行时钟，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。

2、LRCK：帧时钟(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=采样频率。

3、SDATA：串行数据，就是用二进制补码表示的音频数据。（MSB —> LSB：数据由高位到低位依次传输）

4、MCLK：主时钟，有时为了使系统间能够更好地同步，还需要另外传输一个信号MCLK，称为主时钟，也叫系统时钟（Sys Clock），是采样频率的256倍或384倍。

一般来说SCK和WS都是又主设备产生的。

通信协议

I2S有三种通信格式，根据SDATA数据相对于LRCK和SCLK的位置不同，分为左对齐（较少使用）、I2S格式（即飞利浦规定的格式）和右对齐（也叫日本格式、普通格式）。

所有的通信格式都是从高位开始发送（MSB优先）。

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。

1、I2S格式（即飞利浦规定的格式）
I2S格式的信号无论有多少位有效数据，数据的最高位总是出现在LRCK变化（也就是一帧开始）后的第2个SCLK脉冲处。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。
在这里插入图片描述
2、左对齐（较少使用）
LRCK为1时传输左声道数据，在LRCK发生翻转的同时开始传输数据。

3、右对齐（也叫日本格式、普通格式）
LRCK为1时传输左声道数据，在LRCK发生第二翻转的同时数据传输完成。

PCM/TDM

PCM（Pulse Code Modulation ）是通过等时间隔（即采样率时钟周期）采样将模拟信号数字化的方法。
相比于I2S接口，PCM接口应用更加灵活。通过时分复用（TDM, Time Division Multiplexing）方式，PCM接口支持同时传输多达N个（N>8）声道的数据，减少了管脚数目（实际上是减少I2S的“组”数，因为每组I2S只能传输两声道数据嘛）。TDM不像I2S有统一的标准，不同的IC厂商在应用TDM时可能略有差异，这些差异表现在时钟的极性、声道配置的触发条件和对闲置声道的处理等。