期間,看到T8516介紹中包含
麥克風語音輸入控制和連接的音頻產品中包含 I2Sx2(4 個頻道)、TDM(最多 8 個頻道)和 PDM 輸入(2 個頻道)等廣泛的接口。
不太熟悉TDM和PDM,所以去找找。
tdm 音頻接口
硬件基礎知識(14)—I2S、PDM、TDM選什麼音頻接口 – zhangbijun1230的專欄 – CSDN博客
TDM格式介紹 – 音頻數據傳輸的常見IC間數字接口介紹 – 音頻技術 – 電子發燒友網
音頻接口設計詳解!智能硬件設計,I2S、PDM、TDM選什麼接口?
pcm i2s pdm tdm
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/technical-articles/MS-2275.pdf
Difference between PDM and i2s Digital Microphones? – Q&A – Audio – EngineerZone
【話說硬件產品經理這些年】——3、接口部件選型 | 音頻選型 – 簡書
【總結】
之前知道I2S和PCM,但是沒聽過TDM和PDM。
而對於這些技術的細節,不太懂,也不需要太懂。
下面主要從典型使用場景來解釋具體區別和用法:
先解釋
【音頻背景知識】
音頻類型
不能直接驅動喇叭
音頻數字化後的編碼格式
必須要通過DAC轉換成模擬音頻,才能發出聲音來
PCM
PDM
就是功放輸出的,驅動音箱和喇叭的音頻
模擬麥克風採樣回來的數據也是模擬音頻
通常會有單端或差分兩種信號
analog audio=模擬音頻
digital audio=數字音頻
音頻傳輸場景 -》不同類型的接口
Intel HDA (Intel High Definition Audio)
PCM ?
S/PDIF
Ethernet AVB
PCM接口常用於板級音頻數字信號的傳輸
I2S
TDM
PDM
同一塊電路板內部的:IC芯片和IC芯片之間(傳輸音頻數據)
電路板A和電路板B之間的:用電纜數據線連接(傳輸音頻數據)
電腦PC的Audio子系統聲卡的應用
相關:
【整理】什麼是Audio Amplifier IC音頻功放芯片和Audio Pre-Amplified IC
【音頻芯片設計歷史演化】
典型的音頻的輸入和輸出的處理過程:
現代產品設計中用到的音頻芯片(audio IC),尺寸越來越小
傳統的音頻芯片都是模擬芯片的尺寸較大,使用器件較多,所以越來越不適用
-》對比:
圖1:傳統的音頻電路:中有麥克風、前置放大器、模/數轉換器ADC、數/模轉換器DAC、輸出放大器,以及揚聲器,它們之間使用模擬信號連接
圖2:全數字音頻電路:數字麥克風、DSP、輸出放大器,以及揚聲器,它們之間使用模擬信號連接
-》所以越來越多的音頻都採用數字芯片了
且:抗干擾能力更強,硬件設計更簡單
-》數字音頻,就涉及到 接口定義,傳輸格式等內容,統稱爲:
DAI=Digital Audio Interfaces=數字音頻接口
-》所以現在音頻數據的傳輸,更多的涉及到了,上面提到的:
同一塊電路板內部的:IC芯片和IC芯片之間
所以纔有了先後的不同的音頻傳輸標準的出現:I2S,TDM,PDM等等。
【常見音頻(傳輸)接口/標準總結】
音頻接口 | 中文+全稱 | 主要(技術+應用)場景 | 備註說明 |
PCM | Pulse Code Modulation =脈衝編碼調製 | AP處理器和通信MODEM/藍牙之間也是通過PCM來傳輸語音數據(就是雙向打電話的數據) | 通過等時間隔(即採樣率時鐘週期)採樣將模擬信號數字化的方法 4-bit PCM的採樣量化 接口上傳輸的音頻數據通過PCM方式採樣得到的 |
I2S | Inter-IC Sound =Integrated Interchip Sound =IIS =IC間音頻 | 最早的:CD播放器 I2S速度快,專門用於傳音樂 | 飛利浦在1986年定義(1996年修訂)的數字音頻傳輸標準,用於數字音頻數據在系統內部器件之間傳輸,例如編解碼器CODEC、DSP、數字輸入/輸出接口、ADC、DAC和數字濾波器等。 I2S是比較簡單的數字接口協議,沒有地址或設備選擇機制 在I2S總線上,只能同時存在一個主設備和發送設備。 主設備可以是發送設備,也可以是接收設備,或是協調發送設備和接收設備的其它控制設備。 在I2S系統中,提供時鐘(SCK和WS)的設備爲主設備。 I2S設備連接示意圖 在高端應用中,CODEC經常作爲I2S的主控設備以精確控制I2S的數據流。 多數音頻ADC、DAC、DSP,與採樣速率轉換器,以及一些微控制器都帶有I2S接口。 I2S包括兩個聲道(Left/Right)的數據,在主設備發出聲道選擇/字選擇(WS)控制下進行左右聲道數據切換。 一般只支持1路音頻數據 通過增加I2S接口的數目或其它I2S設備可以實現多聲道(Multi-Channels)應用。 |
TDM | Time Division Multiplexing =時分複用 | I2S只能傳2個聲道的數據 -> PCM可以傳多達16路數據,採用時分複用的方式,就是TDM ->像現在最流行的語音智能音箱的7麥克風矩陣,一般都是用TDM來傳的數據,同時可以傳輸7路麥克風輸入和3路以上的音頻反饋信號 | TDM不像I2S有統一的標準,不同的IC廠商在應用TDM時可能略有差異,這些差異表現在時鐘的極性、聲道配置的觸發條件和對閒置聲道的處理等。 特點: 比I2S節省管腳數量 支持多路傳輸 最多支持16路=16通道 TDM系統框圖 |
PDM | Pulse Density Modulation =脈衝分時複用 | 手機和平板電腦等便攜設備的音頻 PDM在諸如手機和平板等對於空間限制嚴格的場合,即尺寸受限應用中優勢明顯,有着廣泛的應用前景 -》在數字麥克風應用很廣 手機cpu到藍牙的通話實時音頻和mp3 codec的音頻接口 | 一種用數字信號表示模擬信號的調製方法 PCM使用等間隔採樣方法,將每次採樣的模擬分量幅度表示爲N位的數字分量(N = 量化深度),因此PCM方式每次採樣的結果都是N bit字長的數據。 PDM,只有2根線,傳音樂,編碼方式和I2S不同。 PDM方式表示的正弦波 PDM格式的音頻信號可以在比如LCD屏這樣Noise干擾強的電路附近走線(等於沒說,這裏指數字信號抗干擾能力相比於模擬信號更強,同樣PCM也具有此優勢) 基於PDM的架構不同於I2S和TDM之處在於,抽取濾波器(Decimation Filter)不在發送設備,而在接收設備內部。源端輸出是原始的高採樣率(oversample)調製數據,如Sigma-Delta調製器的輸出,而不是像I2S中那樣的抽取數據。基於PDM接口的應用降低了發送設備的複雜性,由於作爲接收設備的CODEC內部集成抽取濾波器,因此係統整體複雜度大大降低。對於數字麥克風而言,通過使用面向CODEC或處理器製造的更精細硅工藝,而非傳統麥克風使用的工藝,可以實現更高效率的抽取濾波器。 |
綜合解釋:
傳輸單聲道數據:PCM
比如:麥克風
傳輸雙聲道數據:I2S
傳輸兩個及以上聲道的數據:TCM
PCM vs PDM:
PCM:
使用等間隔採樣方法:將每次採樣的模擬分量幅度表示爲N位的數字分量(N = 量化深度)
每次採樣的結果都是N bit字長的數據
邏輯更加簡單
需要用到數據時鐘,採樣時鐘和數據信號三根信號線
PDM:
PDM採樣的音頻數據 也常被叫做:Oversampled 1-bit Audio
使用遠高於PCM採樣率的時鐘採樣調製模擬分量
只有1位輸出:要麼爲0,要麼爲1
邏輯相對複雜
只需要兩根信號線,即時鐘和數據
另外:
AC’97
還具有控制功能
不只是一種數據格式:用於音頻編碼的內部架構規格
比I2S優點:明顯減少了整體管腳數
一般來說,AC’97編解碼器採用TQFP48封裝
USB:
不管用的什麼接口,傳輸的都是PCM或者PDM編碼的數字音頻
在很多外接的音頻模塊上,用的是USB音頻
像科大訊飛的多mic降噪模塊,用的就是usb接口,方便調試
本文轉自 https://www.crifan.com/common_audio_interface_tdm_pdm_i2s_pcm/