I2S音頻匯流排學習（二）I2S匯流排協議

I2S音頻匯流排學習（二）I2S匯流排協議一、I2S匯流排概述

        音響資料的採集、處理和傳輸是多媒體技術的重要組成部分。眾多的數字音頻系統已經進入消費市場，例如數字音頻錄音帶、數字聲音處理器。對於裝置和生產廠家來說，標準化的資訊傳輸結構可以提高系統的適應性。I2S(Inter—IC Sound)匯流排是飛利浦公司為數字音訊裝置之間的音頻資料轉送而制定的一種匯流排標準，該匯流排專責於音訊裝置之間的資料轉送，廣泛應用於各種多媒體系統。

二、I2S匯流排規範

I2S匯流排擁有三條資料訊號線：

1、SCK: (continuous serial clock)  串列時鐘

         對應數字音訊每一位元據，SCK都有1個脈衝。SCK的頻率=2×採樣頻率×採樣位元。

2、WS: (word select)  欄位（聲道）選擇

         用於切換左右聲道的資料。WS的頻率＝採樣頻率。         命令選擇線表明了正在被傳輸的聲道。
         WS為“1”表示正在傳輸的是左聲道的資料。
         WS為“0”表示正在傳輸的是右聲道的資料。
        WS可以在串列時鐘的上升沿或者下降沿發生改變，並且WS訊號不需要一定是對稱的。在從屬裝置端，WS在時鐘訊號的上升沿發生改變。WS總是在最高位傳輸前的一個刻度發生改變，這樣可以使從屬裝置得到與被傳輸的串列資料同步的時間，並且使接收端儲存當前的命令以及為下次的命令清除空間。

3、SD: (serial data)  串列資料 

         用二進位補碼錶示的音頻資料。 I2S格式的訊號無論有多少位有效資料，資料的最高位總是被最先傳輸(在WS變化(也就是一幀開始)後的第2個SCK脈衝處)，因此最高位擁有固定的位置，而最低位的位置則是依賴於資料的有效位元。也就使得接收端與發送端的有效位元可以不同。如果接收端能處理的有效位元少於發送端，可以放棄資料幀中多餘的低位元據；如果接收端能處理的有效位元多於發送端，可以自行補足剩餘的位(常補足為零)。這種同步機制使得數字音訊裝置的互連更加方便，而且不會造成資料錯位。為了保證數字音頻訊號的正確傳輸，發送端和接收端應該採用相同的資料格式和長度。當然，對I2S格式來說資料長度可以不同。
對於系統而言，產生SCK和WS的訊號端就是主裝置，用MASTER表示，簡單系統1所示：      

圖1 簡單系統配置和基本介面時序

       
另一個基本的介面時序圖可以參看圖2所示：  

圖2 I2S典型的介面時序
4、時序要求        在IIS匯流排中，任何裝置都可以通過提供必需的時鐘訊號成為系統的主裝置置，而從屬裝置通過外部時鐘訊號來得到它的內部時鐘訊號，這就意味著必須重視主裝置和資料以及命令選擇訊號之間的傳播延遲，總的延遲主要由兩部分組成：
1.外部時鐘和從裝置的內部時鐘之間的延遲
2.內部時鐘和資料訊號以及命令選擇訊號之間的延遲
        對於資料和命令訊號的輸入，外部時鐘和內部時的延遲不佔據主導的地位，它只是延長了有效建立時間(set-up time)。延遲的主要部分是發送端的傳輸延遲和設定接收端所需的時間。見圖3和圖4： 

圖3 Timing for IIS Transmitter
圖4  Timing for IIS Receiver其中：

5、電氣特性

輸出電壓:

        VL <0.4V     
           VH>2.4V 

輸入電壓

         VIL=0.8V    
            VIH=2.0V

註：目前使用的TTL電平標準，隨著其他IC（LSI）的流行，其他電平也會支援。