I²S

I²SI2S英语: 或 )是IC间传输数字音频数据的一种接口标准,采用串行的方式传输2组(左右声道)数据。I2S常被使用在发送CDPCM音频数据到CD播放器的DAC中。由于I2S将数据信号和时脉信号分开发送,它的抖动()失真十分地小。

I2S历史

由Philips Semiconductor(现在的恩智浦半导体)在1986年发表此规格。最后一次改版时间在1996年6月5日。[1]

一般的I²S

I²S 时序图

典型一条I²S总线至少由3条传输线组成:

  1. 比特时脉线(BCLK: bit clock line)
    • 标准名称为“连续串列时脉”(Continuous Serial Clock, SCK)[1],一般称为“比特时脉”(bit clock, BCLK)[2]
  2. 字符选择线(word select line)
    • 标准名称为“字符选择”(word select, WS)[1],一般称为“左右时脉”(left-right clock,LRCLK)[2]
    • 0表示左频道,1表示右频道[1]
    • 也称为“讯框同步线”(Frame Sync, FS)[3]
  3. 一条以上的复合数据线(SDATA:multiplexed data)
    • 标准名称为“串列数据线”(Serial Data, SD)[1],但也可称为SDATA,SDIN,SDOUT,DACDAT,ADCDAT等。

它还可能包括以下几条:

  1. 主时脉MCLK(256 x LRCLK)
    • 这不是I2S标准的一部分,但通常包含在其中,以使仿真/数字转换器的内部操作同步。
  2. 用于传输数据的复合数据线(multiplex)

I²S由前述的比特时脉、字符时脉和数据三条线所组成。当新的数据被放到数据在线时,比特时脉就会跳动一次。它以数据采样率的64倍速度在运作,诸如CD的采样率为44.1 KHz,要传输它所使用的比特时脉就为2.8224 MHz。I²S的数据线允许两个轨道的数据同时发送,而字符选择时脉能让接收设备知道现在正在发送轨道1或轨道2的数据。每个轨道可传输32比特的数据,所以显而易见地,字符选择时脉和声音的采样率时脉是相同的。比特时脉即是采样率时脉的64倍,44.1KHz x 2个声道 x 32比特 = 2.8224MHz。

I²S的数据是从高比特(MSB)发送至低比特(LSB),从字符选择时脉的左端开始,加上一个比特时脉的延迟,即数据将比字符选择时脉要慢一个比特时脉。也有左对齐(Left Justified)的I²S数据流,它没有比特时脉的延迟,数据和字符选择时脉是同步的。右对齐(Right Justified)则是数据比字符选择时脉快一个比特时脉。

传输速度

保存容器 采样率 比特时脉
Audio CD 44.1 kHz·16 bit 1.4112 MBit/s
DAT 48 kHz·16 bit 1.536 MBit/s
SACD 96 kHz·24 bit 4.608 MBit/s

作为设备间的音频传输

I2S 协议并不适合用线缆进行传输,并且 IC 对同轴电缆通常并没有正确的阻抗。

不过,有时 I2S 也被用于连接不同的设备(如 CD 和分体的 DAC),而不仅仅是连接多个芯片。这可以替代常用的 AES / EBU、Toslink 或 S / PDIF。不过,用于设备间连接时,I2S 并没有标准的接口。有的制造商仅仅提供 3 个 BNC 接口、 8P8C(RJ45)接口或者 DE-9 接口。有的制造商,像 Audio Alchemy(现在已被收购),使用 DIN 连接器。PSAudio、 Wyred4Sound 使用 HDMI 线缆。荷兰制造商 Van Medevoort 在它的器材上实现了 Q-link,使用 4 个 RCA 接口来传输 I2S 信号。

参考数据

  1. I²S Specification(PDF). Philips Semiconductors. June 5, 1996. Archived from the original (PDF) on January 2, 2007.
  2. Lewis, Jerad (January 2012). "Technical Article MS-2275: Common Inter-IC Digital Interfaces for Audio Data Transfer 页面存档备份,存于" (PDF). Analog Devices, Inc.
  3. MCLK in I2S audio protocol". electronics.stackexchange.com. Retrieved 2016-11-04. Clock source for the delta-sigma modulators and digital filters. ... It is the clock that is used by the audio codec ... to time and/or drive its own internal operation.

参考链接

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