IIS音频总线全解

IIS(Inter-IC Sound)总线, 又称集成电路内置音频总线，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，该总线专门用于音频设备之间的数据传输，广泛应用于各种多媒体系统。

它采用了沿独立的导线传输时钟与数据信号的设计，通过将数据和时钟信号分离，避免了因时差诱发的失真，为用户节省了购买抵抗音频抖动的专业设备的费用。

一、规范

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。

二、I2S有3个主要信号线

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都有1个脉冲。SCLK的频率=2×采样频率×采样位数。
2. 帧时钟LRCK(也称WS)，用于切换左右声道的数据。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。
4. MCLK，称为主时钟，也叫系统时钟(Sys Clock)。为了使系统间能够更好地同步，是采样频率的256倍或384倍。（附加）

SCLK：串行时钟，频率= 2 * 采样频率 * 采样位数。
LRCK(WS)：字段（声道）选择，用来切换左右声道数据。WS = 采样频率(fs)。
    a、1（左声道）
    b、0（右声道）
SDATA：串行数据（二进制补码）（MSB--->LSB：数据由最高位到最低位依次传输）

三、典型I2S信号时序图

四、I2S特点

1、支持全双工/半双工

2、支持主/从模式

3、和PCM相比，I2S更适合立体声系统。当然，I2S的变体也支持多通道的时分复用，因此可以支持多声道。

五、数据格式

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)。

六、数据存储

假设有一路音频流，有左右两声道的数据。左声道用L表示，右声道用R表示。

存储时，如果是左右声道数据交替存储成一维数组，这种格式称为packed。格式为LRLRLR…LRLR

如果是分开存储成二维数组，这种格式称为planar。格式为LLLLLLLLLLLLLL和RRRRRRRRRRRRR

视频也是如此，但是对于YUV格式的数据，比音频多一种存储方法叫semi-planar，也就是半planar。一共2路存储，Y一路，UV一路，其中UV交叉存储。

七、智能硬件设计，I2S、PDM、TDM选什么音频接口？

在智能硬件和物联网产品设计中，经常遇到声音的传输。

主要分类：模拟、数字（I2S、PCM、PDM、TDM）

模拟音频，就是功放输出的，驱动音箱和喇叭的音频。模拟麦克风采样回来的数据也是模拟音频。通常会有单端或差分两种信号。

数字音频，不能直接驱动喇叭，必须要通过DAC转换成模拟音频，才能发出声音来。数字音频的接口比较多，目前较为通用的是I2S、PCM、PDM和TDM接口。

智能硬件产品的设备内音频传输，采用I2S、PCM、TDM、PDM等数字接口。

I2S速度快，专门用于传音乐。

PCM/TDM，主要用来传语音。

PDM，只有2根线，传音乐，编码方式和I2S不同。

其他数字接口：USB

像科大讯飞的多mic降噪模块，用的就是usb接口，方便调试。

但是万变不离其宗，不管用的什么接口，传输的都是PCM或者PDM编码的数字音频。

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