I2S与PCM接口应用详解：提高信噪比的数字音频传输

本文介绍了I2S总线和PCM原理及其在接口应用中的关键知识点，着重强调了PCM在数字通信系统中的优势以及I2S总线的结构和数据格式。 I2S总线是由飞利浦公司开发的，专门用于数字音频设备间的音频数据传输。它包括三条主要信号线：SCK（串行时钟）、WS（声道选择，也称帧时钟LRCK）和SD（串行数据）。SCK的频率与采样率和采样位数有关，而WS用来切换左右声道，其频率等于采样频率。SD则传输二进制补码形式的音频数据。此外，还有MCLK（主时钟或系统时钟），通常为采样频率的256倍或384倍，用于系统同步。 I2S数据格式有三种常见类型：左对齐、右对齐（日本格式）和I2S格式（飞利浦标准）。在I2S格式中，数据的最高位始终在LRCK变化后的第二个SCLK脉冲处。LC890561W芯片支持这三种数据格式，并能进行相应设定。 在I2S接口的应用中，存在主机和从机的概念。主机通常负责生成SCK和WS信号，而从机接收数据。但也存在多主机或多从机情况下的解决方案，如引入独立的时钟和声道选择信号控制器。 PCM（脉冲编码调制）是数字通信系统中的一个重要概念，它允许模拟信号通过数字化过程进行传输。在PCM系统中，模拟信号经过采样、量化和编码，形成数字信号，这一过程可以有效地抑制噪声积累，因为每个再生器都会去除前一阶段的噪声。同时，PCM系统在组合多种信源传输时表现出良好的灵活性，并便于实现数字信号处理功能，如滤波、压缩和解压缩等。 PCM的工作原理是，首先对模拟信号进行高频率的采样，确保信号的重要特性得以保留；然后，每个采样点的电压被量化成离散的数值；最后，这些数值通过编码转换成二进制数字信号，可以在数字信道上传输。在接收端，数字信号经过解码、反量化和重构，恢复成模拟信号。 总结来说，I2S总线和PCM在数字音频处理和通信系统中扮演着重要角色。I2S提供了一种高效、灵活的音频数据传输方式，而PCM则确保了模拟信号在数字环境中的准确传输，同时具备抗噪声和信号处理的优势。理解这些技术对于设计和实现音频系统至关重要。