I2S/PCM知识点记录

目录

1.常见的音频采样率有两类,一类是48K domain,另一类是44.1KHz domain

2.常见采样深度 【即单声道和单slot位宽】8/12/16/24/32 bit

3.帧结构

4.I2S/PCM允许实际有效采样位宽比传输的位宽小

5.ddr存储对齐        

6.sclk和mclk以及adifclk的产生

6.1误差率分析

6.2 只有偶数分频

7.能否直接用sclk采样sdata、fs/ws

8.信号同步及采样问题

9.关于非标准格式

10.PCM的fs offset和length

11.音频场景的一个特点


1.常见的音频采样率有两类,一类是48K domain,另一类是44.1KHz domain

48K包括   :8/16/24/32/48/64/96/192 KHz

44.1K包括:11.025/22.05/44.1/88.2 KHz

2.常见采样深度 【即单声道和单slot位宽】8/12/16/24/32 bit

也有20bit采样深度,但是这种情况对sclk/mclk的需求不能很好的兼容

3.帧结构

对于I2S来说,左右声道一起构成了一帧,所以常见的帧长为16,24,32,48,64bit.

对于pcm来说,两个FS之间的所有slot算一帧,所以常见帧长有16/32/48/64/96/128/192/256bit

4.I2S/PCM允许实际有效采样位宽比传输的位宽小

也就是可以用32bit的单声道/slot位宽来传输8/12/16/20/24bit的音频数据。但是无效数据的分布I2S和PCM略微不一样。

  • I2S的有效数据以声道为单位 连续发送,可以左对齐,右对齐,或自定义dataOffset。无效数据部分可以选择传输0或者高阻态(sdo_oen=1)
  • pcm的有效数据以帧为单位连续发送,slot之间没有间隙,有效数据可以在两个fs上升沿之间的任意位置【标准pcm是在fs上升沿,下一个sclk发送有效数据】。无效数据部分可以选择传输0或者高阻态(sdo_oen=1)

5.ddr存储对齐        

        在ddr中,音频数据总是8/16/32bit存储的,比如说对于24bit的音频,从ddr中读出来都是32bit,其中高8bit无效,那么在串并转换的时候,只从[0] ,[1], ...., [23]bit输出【lsb优先】。反过来24拍串行数据移位到32bit寄存器,然后将32bit写到DDR。

6.sclk和mclk以及adifclk的产生

sclk(bclk):是bit位clk,和串行传输的bitRate相等。也等于 采样率x帧长。

采样率:对于I2S来说就是ws(lrclk)的频率;对于PCM来说就是fs的间隔频率

mclk:在I2S/PCM接口的ADC/DAC系统中,除了SCK和WS外,CODEC经常还需要控制器提供MCLK (Master Clock),这是由CODEC内部基于Delta-Sigma (ΔΣ)的架构设计要求使然。其主要原因是因为这类的CODEC没有所谓提供芯片的工作时钟晶振电路。它需要外部的时钟提供内部PLL。一般是256Fs或384Fs

        既然mclk就是256Fs或者384Fs,那么是否可以直接使用mclk作为音频的主要工作频率呢?答案是肯定的,因为常见帧长16/32/64/128/256的音频都可以直接对256Fs的mclk得到,而24/48/96/192的帧长可以对384Fs的mclk直接分频。

        那么为什么还要有adifclk呢?因为mclk要么来自片外输入,要么片内通过晶振-->PLL分频出来;如果只有片外输入的mclk,自然就不存在adifclk什么事了,这里讨论片内晶振--->PLL来产生mclk。因为mclk是和FS频率有关的变化量,如果直接用PLL产生,那么需要经常调节PLL的参数,等待PLL稳定的时间比较长,如果可以找到所有mclk的公倍数,那么就可以通过这个clk在逻辑设计中用整数分频得到。而adifclk就是这个所有mclk的公倍数。

        首先对192Kx256和88.2Kx256寻找一个公倍数,结果就是7225344KHz,分别是192Kx256的147倍频和88.2Kx256的320倍频。但是这个7225344KHz频率太大了。所以最好是对192K和88.2K分两类独立出频点。

        对于48K domain来说,分析所有sclk可得,帧长和采样率要么是2^n要么是3x2^n,最差的情况是帧长和采样率都是3x2^n,那么公倍数必然要求具有9x2^n形式,又该频率大于等于256×max(Fs)=49.152MHz,但49.152MHz只是3x2^n, 所以满足条件的最小公倍数为adifclk=49.152Mx3/2=73.728MHz=3x(3x32x2)x128.

        同理得到44.1K domain的最小公倍数频率只需满足11.025x3x2^n且大于等于88.2Kx256即可。adifclk=67737.6KHz=3x11.025x8x256KHz.

        综上我们得到

        8/16/24/32/48/64/96/192 KHz采样率,8/12/16/24/32采样深度,最大帧长256时的adifclk为73.728MHz

        11.025/22.05/44.1/88.2 KHz采样率,8/12/16/24/32采样深度,最大帧长256时的adifclk为67.7376MHz

        得到adifclk,在得到mclk和sclk就需要逻辑支持整数倍占空比为50%的分频逻辑【网上大把奇偶占空比50%的数字分频教程】。

        另外为了能够高精度的调整输入 sclk/fs/sdi的相位,我们可以在把上面得到的adifclk提频,可以得到adifclk周期精度的相位调整,而不仅仅是在sclk的精度上调整。

6.1误差率分析

        上面的频率分别为73.728MHz和67.7376MHz,频率精度都达到了1KHz,对PLL的要求较高,有时我们回取它们的近似频率来做,评价近似频点的好坏可以用sclk,fs及mclk的误差率来分析。

sclk(real)={adifclk(real)/{[adifclk(real)/sclk]取整}

sclk误差率:{sclk(real)-sclk}/sclk

fs误差率:{sclk(real)/帧长-sclk/帧长}/(sclk/帧长) 实际和sclk误差率相同

256FS mclk的实际值:

mclk(real)={adifclk(real)/{[adifclk(real)*帧长/(sclk*256)] 取整}

mclk误差率:{mclk(real) - mclk}/mclk

6.2 只有偶数分频

        发现有些工程没有做奇数占空比数字分频,只使用了偶数分频,此时使用上面的adifclk分频得到的sclk,fs,mclk误差就比较大,例如96KHz采样率,48bit帧长,mclk为96x256=24.576MHz,就需要adifclk=73.728MHz 3分频。此时无论采用2分频 【50%的误差】还是4分频【25%的误差】误差都无法接受;sclk为96x48=4.608M,16分频,误差为0.

       如果想要在只有偶数分频的工程中得到较好的sclk,fs,mclk误差,就只有偶数倍频率,并加上一个offset,使得本来偶数分频的误差提高,需要奇数分频的误差降低,都到达一个可接收的程度。例如:在计算adifclk时只满足3x2^n,对于48K domian adifclk=48K×256x2^n,找一个比73.728M大的频点196.608Hz,此时对于mclk为96x256=24.576MHz,为8分频,误差为0;sclk为196.608M 42分频,分配后为4681K,误差为(4681-4608)/4608=1.58%。在加个offset取194.796M ,对adifclk 8分频,mclk=24.3495,误差为0.9%;对adifclk 42分频,sclk=4.638MHz,误差为0.65%;都降到了可接受程度。【不推荐只有偶数分频的处理

7.能否直接用sclk采样sdata、fs/ws

         因为存在板间传输,sclk和sdata、fs/ws在sclk的采样沿可能存在sdata、fs/ws setup/hold不满足,而且sclk,sdata,ws/fs信号质量可能较差,所以到了sclk/ws/fs到了slv端或者sdata到了Rx端都会用一个高频clk同步这些信号,同步之后是可以用sclk来直接采样sdata、ws/fs的。只不过有可能存在相位偏差,需要调整sclk与sdata,ws/fs的相位,这又需要粗调和细调,细调还是要高频时钟。所以不如将sclk作为数据,产生边沿信号,边沿信号作为条件,在高频时钟下采样。

8.信号同步及采样问题

I2S/PCM board-level 约束及同步(latency&skew&bitsync)_cy413026的博客-CSDN博客

9.关于非标准格式

I2S:标准格式是在ws变化沿后一个sclk发送sdata

PCM:标准格式是在fs上升沿之后一个sclk发送sdata

非标准的自定义格式,这个sdata和ws边沿以及fs上升沿的delay是可以配置的,在逻辑实现上可以统一用计数器来实现,不过无论sdata delay多少,I2S数据不能跨声道,PCM不能跨帧。

10.PCM的fs offset和length

pcm的fs  可以不在sdata的帧起始,fs的持续时间也可以大于一个sclk宽度。

对于fs有offset的情况,特别是fs比数据晚的情况,需要仔细处理。fs的offset就会导致两个fs之间有两个pcm帧在传输。

11.音频场景的一个特点

        在拾音和放音的过程中,在开始和结尾的时候有几帧空白或丢帧,人耳是无法感知的,但在拾音和放音中间过程出现问题是可以感觉到的。

        所以初始化过程中,有丢帧影响不大。当然还是要尽量避免这种问题。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/73501.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

微信小程序中 vant weapp 使用外部的icon作为图标的步骤

微信小程序中 vant weapp 使用外部的icon作为图标的步骤 1. 在项目中创建静态资源文件夹2. 前往iconfont图标官网,添加图标并拷贝在线链接3. 下载iconfont代码,解压之后拷贝到小程序的目录中4. 修改iconfont.wxss 将本地链接替换为在线链接5. 在项目的ap…

L1-017 到底有多二 C++解法

题目 一个整数“犯二的程度”定义为该数字中包含2的个数与其位数的比值。如果这个数是负数,则程度增加0.5倍;如果还是个偶数,则再增加1倍。例如数字-13142223336是个11位数,其中有3个2,并且是负数,也是偶数…

Bash常见快捷键

生活在 Bash Shell 中,熟记以下快捷键,将极大的提高你的命令行操作效率。 编辑命令 Ctrl a :移到命令行首Ctrl e :移到命令行尾Ctrl f :按字符前移(右向)Ctrl b :按字符后移&a…

巨额亏损,股价遭受重创,Polestar极星汽车已陷入困境

来源:猛兽财经 作者:猛兽财经 8月31日,由吉利汽车(00175)和沃尔沃汽车合资创建的瑞典电动汽车公司Polestar极星汽车(PSNY)公布了2023年第二季度财报。 这家电动汽车公司在去年通过SPAC上市后&am…

Flink+Flink CDC版本升级的依赖问题总结

之前使用Flink1.13Flink CDC2.0同步MySQL数据,想测试一下最新的几个版本。但是各种依赖冲突的报错,经过一段时间的调试,终于解决,现在总结一下。 1、flink1.15前后jar包名称不一样 flink-streaming-java、flink-clients、flink-…

电子产品CE认证申请,CE-RED认证

CE认证,即只限于产品不危及人类、动物和货品的安全方面的基本安全要求,而不是一般质量要求,协调指令只规定主要要求,一般指令要求是标准的任务。 构成欧洲指令核心的"主要要求",在欧共体1985年5月7日的&…

k8s集群中ETCD备份和恢复

文章目录 [toc]一、etcd 概述二、安装etcdctl工具三、kubeadm部署方式部署1)备份2)恢复四、定时备份 五、二进制部署备份1)备份2)恢复1、停止apiserver和etcd2、etcd_1恢复3、etcd_2恢复4、etcd_3恢复5、启动etcd和apiserver6、检…

java在linux环境中如何搭建xxl-job管理后台的详细步骤?

在 Linux 环境中搭建 xxl-job 的管理后台,你可以按照以下详细步骤进行: 下载并解压源码包:在 Linux 终端使用 wget 或 curl 命令下载 xxl-job 的源码包,并使用 tar 命令解压缩源码包到指定目录。 wget https://github.com/xuxueli…

使用正则表达式总结

多行匹配 使用Pattern.DOTALL | Pattern.MULTILINE参数 Pattern.CASE_INSENSITIVE:不区分大小写 public static void main(String[] args) {String teststr "AA aa AASSF \n\r */ DDET AA";String regStr "(?AA)\\w\\b";extracted(testst…

【linux命令讲解大全】075. 网络数据包分析工具ngrep及其应用

文章目录 ngrep补充说明安装语法选项实例 从零学 python ngrep 方便的数据包匹配和显示工具 补充说明 ngrep 命令是 grep 命令的网络版,它提供了更多的 grep 特性,用于搜索指定的数据包。由于安装 ngrep 需要使用 libpcap 库,因此它支持许…

map-reduce执行过程

Map阶段 Map 阶段是 MapReduce 框架中的一个重要阶段,它负责将输入数据转换为中间数据。Map 阶段由一个或多个 Map 任务组成,每个 Map 任务负责处理输入数据的一个子集。 执行步骤 Map 阶段的过程可以分为以下几个大步骤: 输入数据分配&a…

民安智库(北京第三方窗口测评)参展商满意度问卷如何设计

设计一个有效的参展商满意度问卷需要仔细考虑问题的选择、排列和表达方式,以确保获取有用的反馈信息。以下是设计参展商满意度问卷的一些建议: 明确调查的目标: 在开始设计问卷之前,确定满意度调查的具体目标和研究问题。明确您…

基于Java+SpringBoot+Vue前后端分离交通管理在线服务系统设计和实现

博主介绍:✌全网粉丝30W,csdn特邀作者、博客专家、CSDN新星计划导师、Java领域优质创作者,博客之星、掘金/华为云/阿里云/InfoQ等平台优质作者、专注于Java技术领域和毕业项目实战✌ 🍅文末获取源码联系🍅 👇🏻 精彩专…

python音频转文字调用baidu

python音频转文字调用的是百度智能云的接口,因业务需求会涉及比较多数字,所以这里做了数字的处理,可根据自己的需求修改。 from flask import Flask, request, jsonify import requestsfrom flask_limiter import Limiterapp Flask(__name_…

java面试题-MySQL相关面试题

MySQL相关面试题 面试官:MySQL中,如何定位慢查询? 候选人: 嗯~,我们当时做压测的时候有的接口非常的慢,接口的响应时间超过了2秒以上,因为我们当时的系统部署了运维的监控系统Skywalking ,在展…

基于SSM的汽车客运站管理系统

末尾获取源码 开发语言:Java Java开发工具:JDK1.8 后端框架:SSM 前端:采用JSP技术开发 数据库:MySQL5.7和Navicat管理工具结合 服务器:Tomcat8.5 开发软件:IDEA / Eclipse 是否Maven项目&#x…

系统设计类题目汇总四

25 十个异步入库任务,如何保证他们原子入库? 了解了你的问题背景,确保10个异步入库任务原子性执行(即要么全部成功,要么全部失败)有以下几种方法: 数据库事务: 如果所有的入库操作都是在同一个…

电工什么是电动势

什么是电动势?及电源电动势计算公式与方向确定 前面我们讲到在基本电路中的电流和电压的基础知识,而本文要讲的电动势和电压是一个很类似的概念。那么什么是电动势?电源电动势的计算公式是什么?它的方向如何确定及与电压有什么区…

FPGA时序分析与约束(5)——时序路径

一、前言 在之前的文章中我们分别介绍了组合电路的时序,时序电路的时序和时钟的时序问题,我们也对于时序分析,时序约束和时序收敛几个基本概念进行了区分,在这篇文章中,我们将介绍时序约束相关的最后一部分基本概念&am…

用半天时间从零开始复习前端之html

目录 前言 科班生的标配:半天听完一门标记型语言 准备工作 webstorm2022 webstrom 第一个html页面 body h系列标签 行标签和块标签 列表标签 表格标签(另起一篇) 万能的input 1.快速生成多个标签 2.同时选中多个 前言 科班生的标…