29、嵌入式系统中的数字通信与内存操作解析

嵌入式系统中的数字通信与内存操作解析

1. 数字通信相关知识

1.1 I2S 协议概述

I2S 协议由飞利浦半导体在 1986 年推出，并于 1996 年进行了修订。它源自 SPI 协议，因此与 SPI 有一些共同特性，但不同之处在于 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，不过大多数时候使用单工模式。

在 I2S 中，存在主从设置。生成时钟信号的模块称为主设备，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，但该模块并非总是必需的。基于这些，可能会有主发送器、主接收器或主控制器等不同组合。

1.2 I2S 协议的工作参数

I2S 操作没有最大比特率值，但其比特率大多与音频信号的采样频率相关，常见的采样频率为 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，这些值会加倍。例如，若采样频率为 48kHz 且比特长度为 64 位，立体声数据的时钟速度将为 2 × 48000 × 64 = 6.144MHz。

数据在时钟的上升沿进行采样，同时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，并且帧中没有起始、停止、ACK 或其他值，仅传输数据。