I2S總線概述

音響數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸是多媒體技術(shù)的重要組成部分。眾多的數(shù)字音頻系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入消費(fèi)市場，例如數(shù)字音頻錄音帶、數(shù)字聲音處理器。對于設(shè)備和生產(chǎn)廠家來說，標(biāo)準(zhǔn)化的信息傳輸結(jié)構(gòu)可以提高系統(tǒng)的適應(yīng)性。I2S(Inter-IC Sound)總線是飛利浦公司為數(shù)字音頻設(shè)備之間的音頻數(shù)據(jù)傳輸而制定的一種總線標(biāo)準(zhǔn)，該總線專責(zé)于音頻設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，廣泛應(yīng)用于各種多媒體系統(tǒng)。它采用了沿獨(dú)立的導(dǎo)線傳輸時(shí)鐘與數(shù)據(jù)信號的設(shè)計(jì)，通過將數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號分離，避免了因時(shí)差誘發(fā)的失真，為用戶節(jié)省了購買抵抗音頻抖動的專業(yè)設(shè)備的費(fèi)用。

I2S(Inter-IC Sound)是飛利浦公司針對數(shù)字音頻設(shè)備(如CD播放器、數(shù)碼音效處理器、數(shù)字電視音響系統(tǒng))之間的音頻數(shù)據(jù)傳輸而制定的一種總線標(biāo)準(zhǔn)。它采用了獨(dú)立的導(dǎo)線傳輸時(shí)鐘與數(shù)據(jù)信號的設(shè)計(jì)，通過將數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號分離，避免了因時(shí)差誘發(fā)的失真，為用戶節(jié)省了購買抵抗音頻抖動的專業(yè)設(shè)備的費(fèi)用。標(biāo)準(zhǔn)的I2S總線電纜是由3根串行導(dǎo)線組成的:1根是時(shí)分多路復(fù)用(簡稱TDM)數(shù)據(jù)線;1根是字選擇線;1根是時(shí)鐘線。

在飛利浦公司的I2S標(biāo)準(zhǔn)中，既規(guī)定了硬件接口規(guī)范，也規(guī)定了數(shù)字音頻數(shù)據(jù)的格式。

1.串行時(shí)鐘SCLK，也叫位時(shí)鐘(BCLK)，即對應(yīng)數(shù)字音頻的每一位數(shù)據(jù)，SCLK都有1個脈沖。SCLK的頻率=2×采樣頻率×采樣位數(shù)。

2. 幀時(shí)鐘LRCK，(也稱WS)，用于切換左右聲道的數(shù)據(jù)。LRCK為"1"表示正在傳輸?shù)氖怯衣暤赖臄?shù)據(jù)，為"0"則表示正在傳輸?shù)氖亲舐暤赖臄?shù)據(jù)。LRCK的頻率等于采樣頻率。

3.串行數(shù)據(jù)SDATA，就是用二進(jìn)制補(bǔ)碼表示的音頻數(shù)據(jù)。

有時(shí)為了使系統(tǒng)間能夠更好地同步，還需要另外傳輸一個信號MCLK，稱為主時(shí)鐘，也叫系統(tǒng)時(shí)鐘(Sys Clock)，是采樣頻率的256倍或384倍。

I2S格式的信號無論有多少位有效數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的最高位總是出現(xiàn)在LRCK變化(也就是一幀開始)后的第2個SCLK脈沖處。這就使得接收端與發(fā)送端的有效位數(shù)可以不同。如果接收端能處理的有效位數(shù)少于發(fā)送端，可以放棄數(shù)據(jù)幀中多余的低位數(shù)據(jù);如果接收端能處理的有效位數(shù)多于發(fā)送端，可以自行補(bǔ)足剩余的位。這種同步機(jī)制使得數(shù)字音頻設(shè)備的互連更加方便，而且不會造成數(shù)據(jù)錯位。

隨著技術(shù)的發(fā)展，在統(tǒng)一的 I2S接口下，出現(xiàn)了多種不同的數(shù)據(jù)格式。根據(jù)SDATA數(shù)據(jù)相對于LRCK和SCLK的位置不同，分為左對齊(較少使用)、I2S格式(即飛利浦規(guī)定的格式)和右對齊(也叫日本格式、普通格式)。

為了保證數(shù)字音頻信號的正確傳輸，發(fā)送端和接收端應(yīng)該采用相同的數(shù)據(jù)格式和長度。當(dāng)然，對I2S格式來說數(shù)據(jù)長度可以不同。

命令選擇線表明了正在被傳輸?shù)穆暤馈?/p>

WS=0，表示正在傳輸?shù)氖亲舐暤赖臄?shù)據(jù)。

WS=1，表示正在傳輸?shù)氖怯衣暤赖臄?shù)據(jù)。

WS可以在串行時(shí)鐘的上升沿或者下降沿發(fā)生改變，并且WS信號不需要一定是對稱的。在從屬裝置端，WS在時(shí)鐘信號的上升沿發(fā)生改變。WS總是在最高位傳輸前的一個時(shí)鐘周期發(fā)生改變，這樣可以使從屬裝置得到與被傳輸?shù)拇袛?shù)據(jù)同步的時(shí)間，并且使接收端存儲當(dāng)前的命令以及為下次的命令清除空間。

電氣規(guī)范:

輸出電壓:

VL <0.4V

VH>2.4V

輸入電壓

VIL<0.8V

VIH>2.0V

注:這是使用的TTL電平標(biāo)準(zhǔn)，隨著其他IC(LSI)的流行，其他電平也會支持。

在I2s總線中，任何設(shè)備都可以通過提供必需的時(shí)鐘信號成為系統(tǒng)的主導(dǎo)裝置，而從屬裝置通過外部時(shí)鐘信號來得到它的內(nèi)部時(shí)鐘信號，這就意味著必須重視主導(dǎo)裝置和數(shù)據(jù)以及命令選擇信號之間的傳播延遲，總的延遲主要由兩部分組成:

1.外部時(shí)鐘和從屬裝置的內(nèi)部時(shí)鐘之間的延遲

2.內(nèi)部時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信號以及命令選擇信號之間的延遲

對于數(shù)據(jù)和命令信號的輸入，外部時(shí)鐘和內(nèi)部時(shí)鐘的延遲不占據(jù)主導(dǎo)地位，它只是延長了有效的建立時(shí)間(set-up time)。延遲的主要部分是發(fā)送端的傳輸延遲和設(shè)置接收端所需的時(shí)間。

T是時(shí)鐘周期，Tr是最小允許時(shí)鐘周期，T>Tr這樣發(fā)送端和接收端才能滿足數(shù)據(jù)傳輸速率的要求。

對于所有的數(shù)據(jù)速率，發(fā)送端和接收端均發(fā)出一個具有固定的傳號空號比(mark-space ratio)的時(shí)鐘信號，所以t LC和tHC是由T所定義的。 t LC和tHC必須大于0.35T，這樣信號在從屬裝置端就可以被檢測到。

延遲(tdtr)和最快的傳輸速度(由Ttr定義)是相關(guān)的，快的發(fā)送端信號在慢的時(shí)鐘上升沿可能導(dǎo)致tdtr不能超過tRC而使thtr為零或者負(fù)。只有tRC不大于tRCmax的時(shí)候(tRCmax>:0.15T)，發(fā)送端才能保證thtr大于等于0。

為了允許數(shù)據(jù)在下降沿被記錄，時(shí)鐘信號上升沿及T相關(guān)的時(shí)間延遲應(yīng)該給予接收端充分的建立時(shí)間(set-up time)。

數(shù)據(jù)建立時(shí)間(set-up time)和保持時(shí)間(hold time)不能小于指定接收端的建立時(shí)間和保持時(shí)間。

隨著WS信號的改變，導(dǎo)出一個WSP脈沖信號，進(jìn)入并行移位寄存器，從而輸出數(shù)據(jù)被激活。串行數(shù)據(jù)的默認(rèn)輸入是0，因此所有位于最低位(LSB)后的數(shù)據(jù)將被設(shè)置為0。

隨著第一個WS信號的改變，WSP在SCK信號的下降沿重設(shè)計(jì)數(shù)器。在"1 out of n"譯碼器對計(jì)數(shù)器數(shù)值進(jìn)行譯碼后，第一個串行的數(shù)據(jù)(MSB)在SCK時(shí)鐘信號的上升沿被存放進(jìn)入B1，隨著計(jì)數(shù)器的增長，接下來的數(shù)據(jù)被依次存放進(jìn)入B2到Bn中。在下一個WS信號改變的時(shí)候，數(shù)據(jù)根據(jù)WSP脈沖的變化被存放進(jìn)入左(聲道)鎖存器或者右(聲道)鎖存器，并且將B2一Bn的數(shù)據(jù)清除以及計(jì)數(shù)器重設(shè)，如果有冗余的數(shù)據(jù)則最低位之后的數(shù)據(jù)將被忽略。注意:譯碼器和計(jì)數(shù)器(虛線內(nèi)的部分)可以被一個n比特移位寄存器所代替。

IIS總線接口可作為一個編碼解碼接口與外部8/16位的立體聲音頻解碼電路(CODEC IC)相連，從而實(shí)現(xiàn)微唱片和便攜式應(yīng)用。它支持IIS數(shù)據(jù)格式和MSB-Justified 數(shù)據(jù)格式。IIS總線接口為先進(jìn)先出隊(duì)列FIFO的訪問提供DMA傳輸模式來取代中斷模式，可同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，也可只發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。

●?Exynos4412 A9四核心處理器

●?標(biāo)配1G DDR3 ARM (可選配2G)

●?標(biāo)配4G eMMC (可選配16G)

●?二路YUV并行攝像頭接口

●?一路24位RGB接口

●?二路PWM接口

●?一路HDMI接口

●?一路復(fù)位鍵

●?一路開機(jī)鍵（開機(jī)自啟，請接地）

●?一路USB 2.0 OTG口

●?二路I2S接口

●?五路I2C總線接口

●?四路ADC接口

●?四路TTL 串口

●?一路電容式觸摸屏接口

●?一路HSIC接口

●?二路SD卡接口

●?一路USB Host接口

●?一路以太網(wǎng)總線接口

●?二路SPI總線接口

●?二路1.8V輸出接口

●?二路3.3V輸出接口

●?28路外部中斷口

●?16路GPIO接口