I2S 总线接口

I2S(Inter-IC Sound)总线有时候也写作IIS，I2S是飞利浦公司提出的一种用于数字音频设备之间进行音频数据传输的总线。和I2C、SPI这些常见的通信协议一样，I2S总线用于主控制器和音频CODEC芯片之间传输音频数据。因此，要想使用I2S协议，主控制器和音频CODEC都得支持I2S协议。I2S接口需要3根信号线(如果需要实现收和发，那么就要4根信号线，收和发分别使用一根信号线)：

• SCK：串行时钟信号，也叫做位时钟(BCLK)，音频数据的每一位数据都对应一个SCK，立体声都是双声道的，因此SCK=2×采样率×采样位数。比如采样率为44.1KHz、16位的立体声音频，那么SCK=2×44100×16=1411200Hz=1.4112MHz。
• WS：字段(声道)选择信号，也叫做LRCK，也叫做帧时钟，用于切换左右声道数据，WS为“1”表示正在传输左声道的数据，WS为“0”表示正在传输右声道的数据。WS的频率等于采样率，比如采样率为44.1KHz的音频，WS=44.1KHz。
• SD：串行数据信号，也就是我们实际的音频数据，如果要同时实现放音和录音，那么就需要2根数据线。不管音频数据是多少位的，数据的最高位都是最先传输的。数据的最高位总是出现在一帧开始后(LRCK变化)的第2个SCK脉冲处。

另外，有时候为了使音频CODEC芯片与主控制器之间能够更好的同步，会引入另外一个叫做MCLK的信号，也叫做主时钟或系统时钟，一般是采样率的 256倍或384倍。

下图就是一帧立体声音频时序图：

I2S 时序图
下图是采用逻辑分析仪抓取到的一帧真实的音频时序图：

真实的 I2S 时序图
上图中通道0 是LRCK时钟，通道1 为BCLK，通道2 是DACDATA，通道3 是MCLK。

随着技术的发展，在统一的I2S接口下，出现了不同的数据格式，根据DATA数据相对于LRCK和SCLK位置的不同，出现了Left Justified(左对齐)和Right Justified(右对齐)两种格式，这两种格式的时序图如下图所示：

I2S 左对齐和右对齐数据格式