I2S(Inter—IC Sound)總線, 又稱集成電路內(nèi)置音頻總線，是飛利浦公司為數(shù)字音頻設(shè)備之間的音頻數(shù)據(jù)傳輸而制定的一種總線標(biāo)準(zhǔn)。ADV7513可以支持2~8個(gè)I2S音頻通道，采樣率最高可達(dá)192KHz。

1 聲音數(shù)字化

在自然界中，聲音是連續(xù)的模擬信號(hào)，為了方便傳輸和儲(chǔ)存，將聲音轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，在需要還原聲音的地方再把數(shù)字量轉(zhuǎn)成模擬量輸出：

模擬量轉(zhuǎn)成數(shù)字量一般可以分為三個(gè)過(guò)程，分別為采樣、量化、編碼，如下圖所示。

用一個(gè)比源聲音頻率高的采樣信號(hào)去量化源聲音，記錄每個(gè)采樣點(diǎn)的值，最后如果把所有采樣點(diǎn)數(shù)值連接起來(lái)與源聲音曲線是互相吻合的，只是它不是連續(xù)的。在上圖中，兩條綠色虛線距離就是采樣信號(hào)的周期，即對(duì)應(yīng)采樣頻率(FS，每秒鐘抽取聲波幅度樣本的次數(shù))，可以想象得到采樣頻率越高最后得到的結(jié)果就與源聲音越吻合，但此時(shí)采樣數(shù)據(jù)量越大，常用的采樣頻率有11.025KHz，22.05KHz，44.1KHz，48KHz，96KHz等。一般使用 44.1KHz 采樣頻率即可得到高保真的聲音。

每條綠色虛線長(zhǎng)度決定著該時(shí)刻源聲音的量化值，每個(gè)采樣點(diǎn)用多少二進(jìn)制位表示數(shù)據(jù)范圍，就是量化位數(shù)，常用有16bit、 24bit 或 32bit，位數(shù)越高最后還原得到的音質(zhì)越好，數(shù)據(jù)量也會(huì)越大。

為模擬人耳接收聲音的空間特性，音頻系統(tǒng)中設(shè)置了左聲道(Left Channel)與右聲道(Right Channel)，聲音傳輸?shù)臅r(shí)候可以是單聲道，也可以是立體聲(包括左聲道和右聲道)，它比單聲道的表現(xiàn)力豐富，但是數(shù)據(jù)量翻倍。

2 I2S信號(hào)線定義

I2S總線使用3線串行總線，它包括一條用于切換左右聲道的數(shù)據(jù)線WS，一條音頻傳輸數(shù)據(jù)線SD和一條時(shí)鐘線SCK。對(duì)于系統(tǒng)而言，能夠產(chǎn)生SCK和WS的信號(hào)端就是主設(shè)備，用MASTER表示，簡(jiǎn)單系統(tǒng)示意圖如下：

3 I2S數(shù)據(jù)傳輸格式

I2S數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序如下，如果I2S數(shù)據(jù)在時(shí)鐘上升沿變化，建議在下降沿將其鎖存到ADV7513中。如果I2S數(shù)據(jù)在時(shí)鐘下降沿變化，建議在上升沿將其鎖存到ADV7513中。這可以通過(guò)設(shè)置寄存器R0x0B[6]來(lái)指定：0表示在時(shí)鐘上升沿鎖存;1表示在時(shí)鐘下降沿鎖存(詳情見(jiàn)本文寄存器設(shè)置章節(jié))。

ADV7513的音頻數(shù)據(jù)傳輸支持標(biāo)準(zhǔn)的I2S、左對(duì)齊串行音頻、右對(duì)齊串行音頻等格式。右對(duì)齊和左對(duì)齊格式并非源自Philips 原始的 I2S 標(biāo)準(zhǔn)。它們屬于 I2S 協(xié)議的變種，由其他芯片廠商擴(kuò)展而來(lái)。

I2S Philips 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序圖如下所示，聲音數(shù)據(jù)LRCLK 翻轉(zhuǎn)后空1 個(gè) SCLK 才開(kāi)始(延遲設(shè)計(jì)避免干擾)。LRCLK為0時(shí)，傳輸?shù)氖亲舐暤罃?shù)據(jù);LRCLK為1時(shí)，傳輸?shù)氖怯衣暤罃?shù)據(jù)。

右對(duì)齊(Right-Justified)時(shí)序如下，聲音數(shù)據(jù)在LRCLK翻轉(zhuǎn)前LSB傳輸完成(剛好是LSB和LRCLK是右對(duì)齊的，所以稱為右對(duì)齊標(biāo)準(zhǔn))。注意此時(shí)LRCLK為1時(shí)，傳輸?shù)氖亲舐暤罃?shù)據(jù)，這剛好與I2S Philips標(biāo)準(zhǔn)相反。

右對(duì)齊的傳輸格式為接收端預(yù)留更長(zhǎng)的數(shù)據(jù)穩(wěn)定時(shí)間，適合長(zhǎng)距離傳輸。

左對(duì)齊(Left-Justified)時(shí)序圖如下，聲音數(shù)據(jù)在LRCLK翻轉(zhuǎn)的同時(shí)開(kāi)始MSB傳輸(剛好是MSB和LRCLK是左對(duì)齊的，所以稱為左對(duì)齊標(biāo)準(zhǔn))。注意此時(shí)LRCLK為1時(shí)，傳輸?shù)氖亲舐暤罃?shù)據(jù)，這剛好與I2S Philips標(biāo)準(zhǔn)相反。

左對(duì)齊的傳輸格式為減少處理延遲，適合實(shí)時(shí)音頻處理。