I2S总线规范 基础知识

armfly

正在配置STM32F429的 SAI音频接口，需要I2S接口全双工模式，必须先弄清楚协议规范。
429的SAI配置太灵活，因此也太复杂了。

I2S总线规范
    I2S（Inter-IC Sound Bus）是飞利浦公司为数字音频设备之间的音频数据传输而制定的一种总线标准。在飞利浦公司的I2S标准中，
既规定了硬件接口规范，也规定了数字音频数据的格式。
    I2S有3个主要信号：[blockquote]
1、串行时钟SCLK，也叫位时钟BCLK，即对应数字音频的每一位数据，SCLK有1个脉冲。SCLK的频率=2×采样频率×采样位数。
2、帧时钟LRCK，用于切换左右声道的数据。LRCK为“0”表示正在传输的是左声道的数据，为“1”则表示正在传输的是右声道的数据。LRCK的频率等于采样频率。
3、串行数据SDATA，就是用二进制补码表示的音频数据。[/blockquote]
    有时为了使系统间能够更好地同步，还需要另外传输一个信号MCLK，称为主时钟，也叫系统时钟（Sys Clock），是采样频率的256倍或384倍。
I2S格式的信号无论有多少位有效数据，数据的最高位总是出现在LRCK变化（也就是一帧开始）后的第2个SCLK脉冲处，见下面I2S格式图。
这就使得接收端与发送端的有效位数可以不同。如果接收端能处理的有效位数少于发送端，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于发送端，可以自行补足剩余的位。这种同步机制使得数字音频设备的互连更加方便，而且不会造成数据错位。
随着技术的发展，在统一的 I2S接口下，出现了多种不同的数据格式。根据SDATA数据相对于LRCK和SCLK的位置不同，分为左对齐（较少使用）、I2S格式（即飞利浦规定的格式）和右对齐（也叫日本格式、普通格式）。
非I2S格式如图：


I2S格式如图：




对非I2S格式而言，为了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I2S格式来说数据长度可以不同。而且帧时钟LRCK高低电平对应左右声道的意义也不同？
注意I2S总线和I2S格式的区别，I2S总线是一种总线标准，I2S格式是飞利浦制定的数据格式。在统一的I2S总线接口下，出现了左对齐和右对齐等非I2S格式。
在我们系统Android中，设置sample_rate=44.1Khz，sample_length=16，channel=2；那么BCLK应该为2×44.1Khz×16=32xsample_rate，而实际上MCLK=11.289Mhz，BCLK=MCLK/4，sample_rate=LRCK=BLK/64=44.1Khz，BCLK和理论计算的值不符。引用“如果接收端能处理的有效位数少于发送端，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于发送端，可以自行补足剩余的位”，因此这是可以解释的。


I2S/PCM时序对比
PCM


I2S