关于I2S

I2S信号定义

MCLK---主时钟，即系统时钟（设计中并未必须），一般是采用频率的256倍或384倍

SCLK(BCLK)---串行时钟，也叫位时钟，即对应数据音频的每一位数据，SCLK都有1个脉冲。SCLK的频率 =2*采样频率*采样位数

LRCK---帧时钟，用于切换左右声道。LRCK频率=采样频率

<左/右声道模式1为左声道，0为右声道；I2S模式是0表示左声道，1表示右声道>

SD---串行数据，即二进制编码表示的音频数据

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电气特性

I2S是较简单的数据接口协议，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，或协调发送设备和接收设备的其他控制设备；

在I2S系统中，提供时钟的设备（MCLK）为主设备

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音频基础知识

模拟→数字(ADC)：采样->量化->编码

数字→模拟(DAC)

声音数字化的三要素：

       ①采样频率：每秒钟抽取声波幅度样本的次数

                            采样频率越高，声音质量越好，数据量也越大

                11.025KHZ、22.05KHZ、44.1KHZ[if !supportAnnotations][L1][endif] 

       ②量化位数：每个采样点用多少二进制位表示数据的范围

                            量化位数越多，音质越好，数据量也越大

                            8位=2^8=256，16位=2^16=65536

       ③声道数：使用声音通道的个数

                            立体声比单声道的表现力丰富，但数据量翻倍

                            单声道，立体声

表1.音频数据量计算举例

备注：音频数据量=采样频率*量化位数*声道数/8（单位：字节/s）

音频的文件格式：

——WAV文件：Microsoft/IBM共同开发的PC波形文件。未经压缩，文件数据量最大

              特点：声音层次丰富，还原音质好

            全称：Waveform Audio File Formate（WAVE）

——MP3文件：按MPEG标准的音频压缩技术制作的音频文件

              特点：高压缩比（11:1），优美音质

            全称：MPEG Audio layer3

——WMA文件：windows media格式中的一个子集（音频格式）

              特点：压缩到MP3一半

            全称：Windows Media Audio

——MIDI文件：乐器数字接口，是由一组声音或乐器符号的集合

              特点：数据量小，缺乏重现自然音

             全称：Musical Instrument Digital Interfac

数字音频压缩：

(输入音频信号) →编码器→传输/存储→解码器→（输出音频信号）

音频信号压缩的基本依据：

①   声音信号中存在大量的冗余度；

②  人的听觉具有强音能抑制同时存在的弱音现象

音频压缩：有损压缩；无损压缩

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I2S数据格式

根据SDATA相对于LRCK和SCLK的位置不同分为：

       A．左对齐（较少使用）

       B．I2S格式（即飞利浦规定的格式）

       C．右对齐格式（也叫日本格式、普通格式）

对于左/右格式：LRCK为“1”表示正在传输的是左声道的数据，为“0”表示正在传输的是右通道数据；

对于标准I2S格式：LRCK为“0”表示正在传输的是左声道的数据，为“1”表示正在传输的是右通道的数据。

备注：为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。对于标准I2S格式来说，数据长度可以不同。

左对齐——

24位左对齐格式

右对齐——

24位右对齐格式

I2S格式——

24/16位I2S格式

对于I2S格式，无论多少位有效数据，数据的最高位总是出现在LRCK变幻（也就是一帧开始）后的第2个SLCK脉冲处。这使得接收端与发送端的数据位可以不同。如果接收端的有效位数小于发送端，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余发送端，可以自行补足剩余的位。

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测试指标

输入电压：VIL<0.8V；VIH>2.0V

输出电压：VL<0.4V；VH>2.4V

SCK的tHIGH、tLOW、tr、tf、周期、占空比