linux音頻子系統 (1) - 硬件基礎

  • 瞭解硬件基礎接口

1.硬件接口
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2.數字音頻信號的傳輸標準

  • I2S
  • PCM(Pulse Code Modulation)
  • PDM(Pulse Density Modulation)
  • S/PDIF和Ethernet AVB主要用於板間長距離及需要電纜連接的場合

2.1.I2S

  I2S全稱Inter-IC Sond Bus,是飛利浦在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。

2.1.1.I2S特點

  • 支持全雙工/半雙工
  • 支持主/從模式
  • 和PCM相比,I2S更適合立體聲系統。當然,I2S的變體也支持多通道的時分複用,因此可以支持多聲道。

2.1.2.主要有三個信號

  • 串行始終SCLK,也叫位始終(BCLK),對應數字音頻的每一位數據,SCLK都有一個脈衝。SCLK的頻率=2 * 採樣頻率 * 採樣位深。
  • 幀時鐘LRCK(也稱WS),用於切換左右聲道的數據。LRCK爲‘1’表示傳輸右聲道數據,爲“0”則是左聲道。LRCK的頻率 = 採樣頻率
  • 串行數據(SDATA),就是用二進制補碼錶示的音頻數據,(MSB —> LSB:數據由高位到低位依次傳輸)
  • 一般還有MCLK,主時鐘

  對於I2S的數字接口定義也比較簡單,沒有從地址或者從設備的概念,在I2S總線上,只能同時存在一個主設備和發送設備。在I2S系統中,提供時鐘(SCK)的設備爲主設備,其常見的系統框圖如下:
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  在I2S傳輸協議中,數據信號、時鐘信號以及控制信號是分開傳輸的。I2S協議只定義三根信號線:時鐘信號SCK、數據信號SD和左右聲道選擇信號WS。
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2.1.3.典型I2S信號時序圖
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3.PCM/TDM

  PCM(Pulse Code Modulation)是通過等時間間隔(採樣速率)將採樣模擬信號數字化的方法。下圖是4bit採樣速率的PCM數據量化示意圖
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  PCM接口常用於板級音頻數字信號的傳輸,與I2S類似,其實I2S也是PCM的一種特例接口,只不過,I2S的速率會更高,比較適用於傳音樂。而PCM通常用於AP處理器與通信MODEM之間的語言數據傳輸(就是雙向打電話數據),對於I2S只能傳2個聲道的數據,而PCM可以傳多達16路數據,採用時分複用的方式,也就是TDM。其接口與I2S類似,電路信號爲

  • PCM_CLK 數據時鐘信號
  • PCM_SYNC 幀同步時鐘信號
  • PCM_IN 接收數據信號
  • PCM_OUT 發送數據信號

4.PDM

  PDM(Pulse Density Modulation)是一種數字信號表示模擬信號的調製方法,聲音通過傳感器獲得模擬信號,經過AD,得到音頻數字信號,然後經過PDM脈衝轉換成數字信號。PDM使用遠高於PCM採樣率的時鐘採用調製模擬分量,只有1位輸出,要麼是0,要麼是1。
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  PDM方式的邏輯相對複雜,但只需要兩根線,時鐘和數據。對於下圖,主設備爲兩個從設備提供時鐘,分別在時鐘的上升沿和下降沿觸發選擇Source 1/2作爲數據輸入。
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  PDM在諸如手機和平板等對於空間限制嚴格的場合有着廣泛的應用前景。在數字麥克風領域,應用最廣的就是PDM接口,其次爲I2S接口。

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  • https://blog.csdn.net/u012489236/article/details/98040985
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