I2S(Inter-IC Sound)是飞利浦公司提出的一种用于数字音频设备之间进行音频数据传输的总线。和 I2C、SPI 这些常见的通信协议一样,I2S 总线用于主控制器和音频 CODEC 芯片之间传输音频数据。
I2S 接口需要 3 根信号线(如果需要实现收和发,那么就要 4 根信号线,收和发分别使用一根信号线):
SCK:串行时钟信号,也叫做位时钟(BCLK),音频数据的每一位数据都对应一个 SCK,立
体声都是双声道的,因此 SCK = 2×采样率×采样位数。比如采样率为 44.1KHz、16 位的立体声音频,那么 SCK=2×44100×16=1411200Hz=1.4112MHz。
WS:字段(声道)选择信号,也叫做 LRCK,也叫做帧时钟,用于切换左右声道数据,WS
为“1”表示正在传输左声道的数据,WS 为“0”表示正在传输右声道的数据。WS 的频率等
于采样率,比如采样率为 44.1KHz 的音频,WS=44.1KHz。
SD:串行数据信号,也就是我们实际的音频数据,如果要同时实现放音和录音,那么就需
要 2 根数据线,比如 RK809 的 SDI 和 SDO,就是分别用于录音和放音。不管音频数据是多少位的,数据的最高位都是最先传输的。数据的最高位总是出现在一帧开始后(LRCK 变化)的第 2 个 SCK 脉冲处。另外,有时候为了使音频 CODEC 芯片与主控制器之间能够更好的同步,会引入另外一个叫做 MCLK 的信号,也叫做主时钟或系统时钟,一般是采样率的 256 倍或 384 倍。
一帧立体声音频时序图:
用逻辑分析仪抓取到的一帧真实的音频时序图:
通道 0 是 LRCK 时钟,通道 1 为 BCLK,通道 2 是 DACDATA,通道 3 是 MCLK。随着技术的发展,在统一的 I2S 接口下,出现了不同的数据格式,根据 DATA 数据相对于 LRCK 和 SCLK 位置的不同,出现了 Left Justified(左对齐)和 Right Justified(右对齐)两种格式,如图所示: