作为20世纪必不可少的音频产品，CD播放器在一个盒子中装有一个传输器和一个DAC。但是，您是否想知道传输信息如何连接到CD播放器内部的DAC？IC间声音（I2S）总线是关键！

在此文中，将介绍以下主题：

• IC间声音（I2S）简介
  

• IC间声音（I2S）与集成电路间（I2C）

• 什么是I2S？

• I2S操作模式

IC间声音（I2S）简介

与CD播放器类似，许多数字音频系统都需要（V）LSI IC进行处理：

• DAC和ADC
  

• 数字信号处理器

• CD和数字录音的纠错

• 数字滤波器

• 数字量输入/输出接口

标准化的通信结构对于制造商至关重要，以增加系统的灵活性。I2S就是为此目的而设计的。

IC间声音（I2S）或集成芯片间声音是飞利浦1986年2月定义的数字音频串行总线接口传输标准（1996年6月修订）。它旨在在系统内部设备（例如，CODEC，DSP，数字输入/输出接口，DAC，ADC和数字滤波器）之间传输数字音频数据。

注意不要将I2S与其他Phillips Semiconductor协议（内部集成电路（I2C））混淆，该协议于1982年发布。

IC间声音（I2S）与集成电路间（I2C）

IC间声音（I2S）

• 用于连接数字音频设备。它也是电气总线接口标准。

• 低抖动连接，因为数据和时钟信号是分开发送的。

• 支持全双工/半双工

• 支持主/从模式

• 支持多通道，因为I2S的变体支持多通道时分多路复用

• 提供全数字音频信号链。它消除了传统音频链中通常存在的ADC / DAC和前置放大器

• 使用主时钟进行同步没有问题

集成电路间（I2C）

• I2C包括电气和时序规范，以及相关的总线协议。

• 低速两线串行数据连接总线。

• 双向数据传输。

• 用于同一PCB上IC之间的信号传输。

• 多个主机和多个从机之间只有两条线，串行Dara（SDA）和串行时钟（SCL）。

• 同步通信，它在主机和从机之间具有全局时钟信号。

• 支持不同的数据速率，例如100Kbps，400Kbps，1Mbps和3.4Mbps。

• 独特的启动和停止条件。起始和停止位以及ACK位用于每8位数据传输。

• 无固定长度可传输

总之，I2C总线用于连接微控制器及其外围设备，而I2S总线则专注于数字音频设备之间的音频数据传输。

但是，什么是I2S，它实际上是做什么的？

什么是I2S？

参考 I2S配置

总线只需要处理音频信号，而其他信号（例如子编码和控制）则分别传输。为了最大程度地减少引脚数，I2S总线中定义了三行：

• 字选择线（WS）
  

• 连续串行时钟线（SCK）

• 串行数据线（SD）

生成SCK和WS的设备是主设备。但是，很难为具有多个发送器和接收器的系统定义主机。在这种情况下，系统主机定义为控制各种IC之间的数字音频数据流。因此，发送器需要在外部时钟的控制下生成数据并充当从设备。

I2S接口时序图。参考 Phillips的I2S总线规范

单词选择线

字选择线是频道选择信号，指示发送器选择的频道。

• WS = 0，通道1（左）
  

• WS = 1，频道2（右）

WS可以在串行时钟的后沿或前沿改变，但是不必对称。

在从机中，信号锁存在时钟信号的上升沿。WS线在发送MSB之前更改一个时钟周期，从而允许从发送器导出将设置用于发送的串行数据的同步时序。此外，它使接收器能够存储前一个单词并清除下一个单词的输入。

时钟线

正式的“连续串行时钟（SCK）”，通常写为“位时钟（BCLK）”，是模块中的同步信号，该信号在从机模式下由外部提供，而在主控模式下由内部产生。

SCK =采样频率（例如48kHz，44.1kHz等）*字长（16bit，24bit，32bit）* 2（左右声道）

考虑到主时钟与数据和/或字选择信号之间的传播延迟，总延迟为：

• 外部（主机）时钟与从机内部时钟之间的延迟；和
  

• 内部时钟与数据和/或WS信号之间的延迟。

数据线

串行数据首先与MSB进行二进制补码传输。由于发送器和接收器之间的字长不同，因此发送了MSB。

• 如果系统字长大于发送器字长，则该字将被截断（LSB设置为“ 0”）以进行数据传输。
  

• 如果发送给接收器的比特数多于其字长，则忽略LSB之后的比特。

• 如果发送给接收器的比特数少于其字长，则内部会将丢失的比特设置为零。

MSB具有固定位置，而LSB的位置取决于字长。在WS更改后的一个时钟周期内，发送方始终发送下一个字的MSB。

发送器发送的串行数据可以与时钟信号的下降沿或上升沿同步。但是，串行数据必须在时钟信号的上升沿锁存到接收器中。

I2S操作模式

根据SD相对于SCK和WS的位置，I2S分为三种不同的操作模式：菲利普斯标准，左对齐标准，右对齐标准。

菲利普斯标准

菲利普斯标准（Phillips Standard）是左对齐的一种特殊情况，它比标准左对齐标准延迟了一个时钟位。WS更改后，第二个SCK / BCLK上升沿之后，左右通道的数据MSB有效。

左对齐标准

左对齐标准未被广泛使用，相对于BCLK，它没有延迟一个时钟。WS更改后，两个通道的MSB在SCK / BCLK的第一个上升沿之后有效。

正确的正当标准

右对齐标准，也称为日文格式，日本电子工业协会（EIAJ）或SONY格式。左通道的LSB在WS的下降沿之前在SCK / BCLK的上升沿有效，而右通道的LSB在WS的上升沿之前在SCK / BCLK的上升沿有效。

与左对齐标准相比，右对齐标准的缺点是接收设备必须事先知道要发送的数据的字长。

请注意，对于“右对齐标准”和“左对齐标准”：

• WS = 1，频道1（左）
  

• WS = 0，通道2（右）

它与菲利普斯标准相反！

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