29、嵌入式系统数字通信与内存操作详解

嵌入式系统数字通信与内存操作详解

1. 数字通信之 I2S 协议

I2S 协议由飞利浦半导体在 1986 年推出，并于 1996 年进行了修订。它源于 SPI 协议，因此二者有一些共同特性，但 I2S 的时钟信号始终处于激活状态。I2S 使用 NRZ 进行数据编码，可工作在全双工或单工模式，不过大多数时候使用单工模式。

在 I2S 中，存在主从设置。产生时钟信号的模块称为主设备，另一个 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以及谁接收数据，不过该模块并非总是必需的。基于此，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相关，常见的采样频率有 44.1kHz、48kHz、96kHz 或 192kHz。对于单声道音频信号，操作的比特长度可以是 16 位、24 位或 32 位；对于立体声音频信号，这些值会翻倍。例如，若采样频率为 48kHz，比特长度为 64 位，立体声数据的时钟速度将是 2 × 48000 × 64 = 6.144MHz。

数据在时钟的上升沿进行采样，同时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 的逻辑电平为 0 时，传输立体声信号的左声道（通道 1）；当 WS 的逻辑电平为 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，并且帧中没有起始、停止、ACK 或其他值，仅传输数据。

每个模块有四个引脚，分别是 MCK（主时钟）、CLK（时钟）、WS（字选择）和 SD（串行数据）。主设备为从设备生成 M