I2S接口

I2S总线
I2S（InterIC Sound Bus）是飞利浦公司针对数字音频设备之间的音频数据传输而制定的一种总线标准，采用沿独立的导线传输时钟与数据信号的设计，通过分离数据和时钟信号，避免了时差诱发的失真。I2S总线简单有效，可以有效提升输出数据的质量，在各种嵌入式音频系统中有广泛应用。但是在嵌入式音频系统设计中，并不是所有的MCU都支持I2S总线格式，再加上I2S还没有统一的接口标准，不同的厂家生产的设备接口也是五花八门，采用软件模拟实现I2S总线可有效解决在不支持其的MCU和设备之间通过I2S总线实现数据传输时出现的问题。

本文通过在以太网数字语音广播系统中软件模拟I2S总线实现语音数据传输，给出了软件模拟实现I2S总线的方法。

1 I2S总线规范

I2S为三线总线，3个信号分别为：

① 串行时钟SCK，也叫位时钟（BCK）。即每发送1位数字音频数据，SCK上都有1个脉冲。SCK的频率=2×采样频率×采样位数。在数据传输过程中，I2S总线的发送器和接收器都可以作为系统的主机来提供系统的时钟频率。

② 帧时钟WS，即命令（声道）选择，用于切换左右声道的数据。WS的频率等于采样频率，由系统主机提供。WS为“1”表示传输的是左声道的数据，WS为“0”表示传输的是右声道的数据。

③ 串行数据信号SD，用于传输二进制补码表示的音频数据。

I2S格式的信号无论有多少位有效数据，数据位的最高位（MSB）总是被最先传输，1次能够发送的数据决定于I2S格式的有效位数。

image.png

二、AEC
AEC（Acoustic echo cancellor）回音消除，需要特定算法达到消除回音（回音消除利用信号处理方法）。Speaker输出声音传入Mic作为回音产生的一种途径。

三、I2S采样和处理过程
模拟信号--->采样--->量化--->编码--->数字信号

四、奈奎斯特采样定理
当采样频率fs大于或等于模拟信号最高频率的两倍，才能不失真地恢复模拟信号。