29、嵌入式系统中的数字通信与内存操作

嵌入式系统中的数字通信与内存操作

数字通信

数字通信是当今物联网的核心，在嵌入式系统中，有多种模块可用于实现数字通信，如 UART、SPI、I2C、CAN、USB、SDIO 和 I2S 等。下面重点介绍 I2S 通信协议。

I2S 协议由飞利浦半导体在 1986 年引入，并于 1996 年进行了修订。它源于 SPI 协议，因此两者有一些共同特性，但 I2S 的时钟信号始终处于活动状态。I2S 使用 NRZ 进行数据编码，可工作在全双工或单工模式，不过大多数情况下使用单工模式。

在 I2S 中，存在主从设置。生成时钟信号的模块称为主设备，其他 IC 则为从设备。此外，还有发送器、接收器和控制器。发送数据的模块是发送器，接收数据的是接收器，控制器决定谁发送数据和谁接收数据，但该模块并非总是必需的。基于这些，可能有不同的组合，如主发送器、主接收器或主控制器。

I2S 操作没有最大比特率值，但比特率通常与音频信号的采样频率有关，常见的采样频率为 44.1、48、96 或 192 kHz。对于单声道音频信号，操作的比特长度可以是 16、24 或 32 位；对于立体声音频信号，这些值会翻倍。例如，如果使用的采样频率是 48 kHz，比特长度是 64 位，那么立体声数据的时钟速度将是 2 × 48000 × 64 = 6.144 MHz。

数据在时钟的上升沿采样，还有一个伴随的字选择（WS）信号，用于选择要传输的立体声通道。根据初始标准，当 WS 为逻辑电平 0 时，传输立体声信号的左声道（通道 1）；当 WS 为逻辑电平 1 时，传输立体声信号的右声道（通道 2）。WS 信号的周期可以是 32 或 64 个时钟脉冲。此外，帧中没有起始、停止、ACK 或