常用音频接口：TDM，PDM，I2S，PCM

折腾：

【整理】SoC CPU MEDIATEK MT8516详解

期间，看到T8516介绍中包含

麦克风语音输入控制和连接的音频产品中包含 I2Sx2（4 个频道）、TDM（最多 8 个频道）和 PDM 输入（2 个频道）等广泛的接口。

不太熟悉TDM和PDM，所以去找找。

tdm 音频接口

硬件基础知识（14）—I2S、PDM、TDM选什么音频接口 – zhangbijun1230的专栏 – CSDN博客

TDM格式介绍 – 音频数据传输的常见IC间数字接口介绍 – 音频技术 – 电子发烧友网

音频接口设计详解！智能硬件设计，I2S、PDM、TDM选什么接口？

pcm i2s pdm tdm

数字音频接口 – 第22条军规

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/technical-articles/MS-2275.pdf

Difference between PDM and i2s Digital Microphones? – Q&A – Audio – EngineerZone

【话说硬件产品经理这些年】——3、接口部件选型 | 音频选型 – 简书

I2S PCM温故知新_apple_新浪博客

【总结】

之前知道I2S和PCM，但是没听过TDM和PDM。

而对于这些技术的细节，不太懂，也不需要太懂。

下面主要从典型使用场景来解释具体区别和用法：

先解释

【音频背景知识】

• 音频类型
  • analog audio=模拟音频
    • 就是功放输出的，驱动音箱和喇叭的音频
    • 模拟麦克风采样回来的数据也是模拟音频
      • 通常会有单端或差分两种信号
  • digital audio=数字音频
    • 不能直接驱动喇叭
      • 必须要通过DAC转换成模拟音频，才能发出声音来
    • 音频数字化后的编码格式
      • PCM
      • PDM
• 音频传输场景 -》不同类型的接口
  • 同一块电路板内部的：IC芯片和IC芯片之间（传输音频数据）
    • I2S
    • TDM
    • PDM
  • 电路板A和电路板B之间的：用电缆数据线连接（传输音频数据）
    • PCM ？
      • PCM接口常用于板级音频数字信号的传输
    • S/PDIF
    • Ethernet AVB
  • 电脑PC的Audio子系统声卡的应用
    • Intel HDA (Intel High Definition Audio)

相关：

【整理】什么是Audio Amplifier IC音频功放芯片和Audio Pre-Amplified IC

【音频芯片设计历史演化】

典型的音频的输入和输出的处理过程：

现代产品设计中用到的音频芯片（audio IC），尺寸越来越小

传统的音频芯片都是模拟芯片的尺寸较大，使用器件较多，所以越来越不适用

-》对比：

• 图1：传统的音频电路：中有麦克风、前置放大器、模/数转换器ADC、数/模转换器DAC、输出放大器，以及扬声器，它们之间使用模拟信号连接
• 图2：全数字音频电路：数字麦克风、DSP、输出放大器，以及扬声器，它们之间使用模拟信号连接

-》所以越来越多的音频都采用数字芯片了

且：抗干扰能力更强，硬件设计更简单

-》数字音频，就涉及到 接口定义，传输格式等内容，统称为：

DAI=Digital Audio Interfaces=数字音频接口

-》所以现在音频数据的传输，更多的涉及到了，上面提到的：

同一块电路板内部的：IC芯片和IC芯片之间

所以才有了先后的不同的音频传输标准的出现：I2S，TDM，PDM等等。

【常见音频（传输）接口/标准总结】

音频接口	中文+全称	主要（技术+应用）场景	备注说明
PCM	Pulse Code Modulation =脉冲编码调制	AP处理器和通信MODEM/蓝牙之间也是通过PCM来传输语音数据（就是双向打电话的数据）	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 4-bit PCM的采样量化 接口上传输的音频数据通过PCM方式采样得到的
I2S	Inter-IC Sound =Integrated Interchip Sound =IIS =IC间音频	最早的：CD播放器 I2S速度快，专门用于传音乐	飞利浦在1986年定义（1996年修订）的数字音频传输标准，用于数字音频数据在系统内部器件之间传输，例如编解码器CODEC、DSP、数字输入/输出接口、ADC、DAC和数字滤波器等。 I2S是比较简单的数字接口协议，没有地址或设备选择机制 在I2S总线上，只能同时存在一个主设备和发送设备。 主设备可以是发送设备，也可以是接收设备，或是协调发送设备和接收设备的其它控制设备。 在I2S系统中，提供时钟（SCK和WS）的设备为主设备。 I2S设备连接示意图 在高端应用中，CODEC经常作为I2S的主控设备以精确控制I2S的数据流。 多数音频ADC、DAC、DSP，与采样速率转换器，以及一些微控制器都带有I2S接口。 I2S包括两个声道（Left/Right）的数据，在主设备发出声道选择/字选择（WS）控制下进行左右声道数据切换。 一般只支持1路音频数据 通过增加I2S接口的数目或其它I2S设备可以实现多声道（Multi-Channels）应用。
TDM	Time Division Multiplexing =时分复用	I2S只能传2个声道的数据 -> PCM可以传多达16路数据，采用时分复用的方式，就是TDM ->像现在最流行的语音智能音箱的7麦克风矩阵，一般都是用TDM来传的数据，同时可以传输7路麦克风输入和3路以上的音频反馈信号	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。 特点： 比I2S节省管脚数量 支持多路传输 最多支持16路=16通道 TDM系统框图
PDM	Pulse Density Modulation =脉冲分时复用	手机和平板电脑等便携设备的音频 PDM在诸如手机和平板等对于空间限制严格的场合，即尺寸受限应用中优势明显，有着广泛的应用前景 -》在数字麦克风应用很广 手机cpu到蓝牙的通话实时音频和mp3 codec的音频接口	一种用数字信号表示模拟信号的调制方法 PCM使用等间隔采样方法，将每次采样的模拟分量幅度表示为N位的数字分量（N = 量化深度），因此PCM方式每次采样的结果都是N bit字长的数据。 PDM，只有2根线，传音乐，编码方式和I2S不同。 PDM方式表示的正弦波 PDM格式的音频信号可以在比如LCD屏这样Noise干扰强的电路附近走线（等于没说，这里指数字信号抗干扰能力相比于模拟信号更强，同样PCM也具有此优势） 基于PDM的架构不同于I2S和TDM之处在于，抽取滤波器（Decimation Filter）不在发送设备，而在接收设备内部。源端输出是原始的高采样率（oversample）调制数据，如Sigma-Delta调制器的输出，而不是像I2S中那样的抽取数据。基于PDM接口的应用降低了发送设备的复杂性，由于作为接收设备的CODEC内部集成抽取滤波器，因此系统整体复杂度大大降低。对于数字麦克风而言，通过使用面向CODEC或处理器制造的更精细硅工艺，而非传统麦克风使用的工艺，可以实现更高效率的抽取滤波器。

综合解释：

• 传输单声道数据：PCM
  • 比如：麦克风
• 传输双声道数据：I2S
• 传输两个及以上声道的数据：TCM

PCM vs PDM：

• PCM：
  • 使用等间隔采样方法：将每次采样的模拟分量幅度表示为N位的数字分量（N = 量化深度）
  • 每次采样的结果都是N bit字长的数据
  • 逻辑更加简单
  • 需要用到数据时钟，采样时钟和数据信号三根信号线
• PDM：
  • 使用远高于PCM采样率的时钟采样调制模拟分量
    • PDM采样的音频数据 也常被叫做：Oversampled 1-bit Audio
  • 只有1位输出：要么为0，要么为1
  • 逻辑相对复杂
  • 只需要两根信号线，即时钟和数据

另外：

• AC’97
  • 不只是一种数据格式：用于音频编码的内部架构规格
    • 还具有控制功能
  • 比I2S优点：明显减少了整体管脚数
  • 一般来说，AC’97编解码器采用TQFP48封装
• USB：
  • 在很多外接的音频模块上，用的是USB音频
  • 像科大讯飞的多mic降噪模块，用的就是usb接口，方便调试
    • 不管用的什么接口，传输的都是PCM或者PDM编码的数字音频