通信协议I2S/IIS总线介绍

Posted 2021-08-16 叮咚咕噜

在工作中音频采集和输，AD和主芯片之间的通信都是使用IIS进行的，出现没有音频输入输出时，由于对IIS的了解不足，不清楚主从模式、Bclk、Lclk、Mclk之间的区别，对问题的排查很是不便，所以在此对IIS进行一个总结；只是在应用层的使用，不具体到底层实现与时序

简介

• 音频总线 (I2S) 是用于将数字音频器件连接在一起的串行总线接口标准
• IIS使用场景：
  • 麦克风在机械振动下将声音信号转变为电压信号，电压信号经过放大等处理，给到ADC采样，将模拟信号转化为数字信号；数字信号经过编码、存储、压缩等技术后，发送给解码器-DAC（DSP、专用解码器），将数字信号还原为模拟信号，最后给到喇叭完成声音/音频的播放。 音频在AD与DSP之前的传输就是使用IIS协议
    

IIS总线的信号

1、SDATA，也就是串行数据信号，使用二进制传输数字信号。请注意数据的传输形式为补码的方式。（在有些衍生的接口中包含两条数据线，即就是接收与发送）
2、SCK，叫做串行时钟，也叫位时钟（BCLK），对应数字音频的每一位数据。SCLK的频率=2×采样频率×采样位数。
3、LRCK，帧时钟，也叫作WS，负责左右声道切换。如为高电平表示右声道声音数据，为低电平表示传输左声道声音数据。其频率等于采样频率。
4、MCK，主时钟，也叫作系统时钟，是采样频率的256倍、384倍、512倍或者768倍，频率范围再0.256~16MHz。

注意：周期与频率的关系：f=1/T
频率：即1s内，存在多少个周期，高低电频变化一次为一个周期，周期的单位是时间
音频的采样率是8K，一s内存采样8K个点，一个点包含一个左声道，一个右声道，所以LRCK是8K，BCLK是2×采样频率×采样位数

如下所示：MCK、LRCK、SCK：

特性

• 主和从模式：
  • I2S协议规范定义了两种操作模式，Master和Slave。I2S模式决定两侧（主机或从机）中的哪一侧应提供时钟信号LRCK和SCK，这些信号始终由主机提供给从机。
    
• 同时双向（TX和RX）音频流：
  • I2S模块支持串行数据的传输（TX）和接收（RX）。
  • 在这两种情况下，串行数据同步移位到时钟信号SCK和LRCK。在SCK的下降沿将TX数据写入SDOUT引脚，并在SCK的上升沿从SDIN引脚读取RX数据。始终首先发送最高有效位（MSB）。TX和RX均可在主模式和从模式下使用。
  • 多种采样频率：
    • 常见的有8KHz、11.025KHz、16KHz、32KHz、44.1KHz、48KHz、64KHz、88.2KHz。
  • 多种采样宽度：
    • 一般常见的为8bit、16bit、24bit。

问题总结

在日常工作中，出现音频数据没声音的，需要确认：
1、dsp的管脚配置是否正常，是否为复用管脚
2、时钟是DSP提供还是AD提供：主从模式是否正确
3、通信双方：通道数、位宽、采样率是否配置郑群
4、LRCK、SCK是否输出正确：LRCK=采样率 SCK=通道数 * 位宽 * 采样率

疑问

1、多通道怎么传输数据
2、