没有口袋的哆啦 发表于 2024-9-4 18:41

【匠芯创D133CBS】音频播放之I2S(IIS)驱动外置CODEC

<div class='showpostmsg'> 本帖最后由 没有口袋的哆啦 于 2024-9-6 18:35 编辑

<p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;大家好,我又来了<img height="63" src="https://bbs.eeworld.com.cn/static/editor/plugins/hkemoji/sticker/facebook/victory.gif" width="61" /></p>

<p>这一章我们要学习的内容是I2S也可以叫IIS,学名叫做<span style="color:#c0392b;"><b>数字音频</b><strong>传输标准</strong></span>,IIS协议是一种串行协议,他和SPI有一点点像,通常用来传输音频数据流,由飞利浦发明。支持单工、半双工、全双工传输模式,支持主从机模式,支持多声道。</p>

<p>不过随着技术的发展,在统一的I2S硬件接口下,出现了多种不同的I2S数据格式,可分为左对齐(MSB)标准、右对齐(LSB)标准、I2S Philips 标准、PCM协议(<strong><span style="color:#c0392b;">PCM严格来说不属于IIS协议</span></strong>)。</p>

<p>对于所有数据格式和通信标准而言,始终会先发送最高有效位(MSB 优先)。</p>

<p>发送端和接收端必须使用相同的数据格式,确保发送和接收的数据一致。</p>

<p>&nbsp;</p>

<p><span style="color:#c0392b;"><strong>(1).I2S Philips 标准</strong></span></p>

<p>使用LRCLK信号来指示当前正在发送的数据所属的声道,为0时表示左声道数据。LRCLK信号从当前声道数据的第一个位(MSB)之前的一个时钟开始有效。LRCLK信号在BCLK的下降沿变化。发送方在时钟信号BCLK的下降沿改变数据,接收方在时钟信号BCLK的上升沿读取数据。正如上文所说,LRCLK频率等于采样频率Fs,一个LRCLK周期(1/Fs)包括发送左声道和右声道数据。</p>

<p>对于这种标准I2S格式的信号,无论有多少位有效数据,数据的最高位总是出现在LRCLK变化(也就是一帧开始)后的第2个BCLK脉冲处。这就使得接收端与发送端的有效位数可以不同。如果接收端能处理的有效位数少于发送端,可以放弃数据帧中多余的低位数据;如果接收端能处理的有效位数多于发送端,可以自行补足剩余的位。这种同步机制使得数字音频设备的互连更加方便,而且不会造成数据错位。</p>

<p><span style="color:#c0392b;"><strong>(2).左对齐(MSB)标准</strong></span></p>

<p>在LRCLK发生翻转的同时开始传输数据。该标准较少使用。注意此时LRCLK为1时,传输的是左声道数据,这刚好与I2S Philips标准相反。</p>

<p><span style="color:#c0392b;"><strong>(3).右对齐(LSB)标准</strong></span></p>

<p>声音数据LSB传输完成的同时,LRCLK完成第二次翻转(刚好是LSB和LRCLK是右对齐的,所以称为右对齐标准)。注意此时LRCLK为1时,传输的是左声道数据,这刚好与I2S Philips标准相反。</p>

<p><span style="color:#c0392b;"><strong>(4).PCM协议</strong></span></p>

<p>PCM接口和I2S接口引脚一致 - 帧同步时钟、位时钟,主要有两种模式:短帧、长帧。</p>

<p>&nbsp;</p>

<p><span style="color:#c0392b;"><strong>I2S信号线:</strong></span></p>

<p>I2S总线主要有3个信号线:</p>

<p><span style="color:#c0392b;"><strong>(1).串行时钟BCK</strong></span></p>

<p>串行时钟BCK,对应数字音频的每一位数据,BCK都有1个脉冲。BCK的频率 = 声道数 * 采样频率 * 采样位数。</p>

<p><span style="color:#c0392b;"><strong>(2).字段选择信号LRCK</strong></span></p>

<p>字段选择信号LRCK,也叫WS,用于切换左右声道的数据。WS的频率 = 采样频率。</p>

<p>字段选择信号LRCK表明了正在被传输的声道。I2S Philips标准WS信号的电平含义如下:</p>

<p>LRCK为0,表示正在传输的是左声道的数据;</p>

<p>LRCK为1,表示正在传输的是右声道的数据。</p>

<p><strong><span style="color:#c0392b;">(3).数据线DOU、DIN</span></strong></p>

<p>串行数据DOU、DIN,就是用二进制补码表示的音频数据。I2S串行数据在传输的时候,由高位(MSB)到低位(LSB)依次进行传输</p>

<p><strong>除以上这些信号线外还有一个MCLK,这是用于给codec提供主时钟的,部分codec不需要使用它</strong></p>

<p>&nbsp;</p>

<p>&nbsp;</p>

<p>IIS我们了解了后再来看codec,codec其实就是一个DAC芯片,我采用的codec型号是TM8211,因为它性价比非常高,板子是我自己制作的。它支持16bit的双声道音频输出,我还在输出端添加了两个音频功放,这样就能直接驱动扬声器了。</p>

<p>它的接线端子排列从左到右分别是:EN、5V、GND、DIN、LRCK、BCK</p>

<p>我们只需要将GND、DIN、LRCK、BCK这些信号线连接到板卡即可,EN默认是可用状态,供电我们使用另外的电源就行</p>

<div style="text-align: center;"></div>

<p>然后再来看软件部分,由于匠芯创官方在SDK中并没有适配我所使用的codec所以我们得自己动手了,因为codec类型太多官方不可能都适配完,不过官方支持了大部分热门的型号,然后经过楼主1天得折腾,&nbsp;终于实现了。(匠芯创官方可以看看我适合当FAE不,正好最近在找工作,哈哈哈<img height="63" src="https://bbs.eeworld.com.cn/static/editor/plugins/hkemoji/sticker/facebook/victory.gif" width="61" />)</p>

<p>代码主要就两部分,IIS配置和数据读取搬运</p>

<p>这一部分就是IIS配置代码,首先将IIS配置为主机模式,然后将协议标准配置为右对齐标准,时钟相位为低,通道数、数据宽度这些动态获取即可,然后启动DMA传输,这样更省CPU资源</p>

<div style="text-align: center;">
<p></p>

<p>配置好后我们只需要循环的给IIS&rdquo;喂&ldquo;数据即可</p>

<div style="text-align: center;"></div>

<p>然后再来看看效果,比PWM音频的音质略好一点,不过各有优缺点,PWM成本低,对于一般的应用可以满足要求,IIS成本略微高一点但是可以满足较高的应用要求。</p>

<p>66141f36a7a78273fbd2e29859781e07<br />
&nbsp;</p>
</div>

<p>欢迎大家评论留言,你们的支持就是我的动力,下一章我们来学习MP3解码,&nbsp;</p>

<p>需要本章节示例代码的请私信获取哦<img height="52" src="https://bbs.eeworld.com.cn/static/editor/plugins/hkemoji/sticker/facebook/pleased.gif" width="48" /></p>

<div style="text-align: center;">&nbsp;</div>

<p>&nbsp;</p>
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