STM32 I2S的音频应用开发介绍
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在音频开发中，I2S（Inter-IC Sound）接口被广泛采用。大部分 STM32 集成了 I2S 接口。本文主要为了让STM32使用者了解I2S音频接口，及快速实现I2S接口的音频应用开发。首先，对STM32的I2S接口进行简单介绍，然后描述了几种常见I2S音频应用架构及每种架构音频部分的电路图，最后围绕每种架构给出实现例，以便读者进行参考理解。其中，实现例会围绕STM32CubeMX展开，以便开发者能够参考并快速、简便地实现软件开发。除此之外，在Cube软件包中有I2S外设应用例程，提供了更完善的实现参考。 一、STM32 I2S接口简介 I2S(Inter-IC Sound)是飞利浦公司针对数字音频设备之间的音频数据传输，制定的一种总线标准。 STM32 I2S接口信号线构成如下表： 信号线名 功能 描述 主模式 从模式 MCK 主时钟（系统时钟） I2S工作于主模式时，可用于为外部设备提供系统时钟。工作于从模式时，不可用。 可选（建议釆用） 不可用 CK 串行时钟 位时钟，对于数字音频的每一位数据。 必须 必须 WS 字段选择 用于切换左右通道，或者作为帧时钟 必须 必须 SD 串行数据 发送或者接收数据 必须 必须 SD_Ext 串行数据 接收或者发送数据 （仅全双工I2S外设支持） 可选（全双工时必须） 可选（全双工时必须） 其中音频应用，SD和SD_Ext信号线可分别配置为发送或者接收。在Cube驱动库中已对其进行封装，例如当配置SD信号线为发送端时，SD_Ext自动被配置为接收端；配置SD为接收端时，SD_Ext自动被配置为发送端。 全双工I2S是由两个I2S外设组成，如下图所示。
对于构成全双工I2S的每个I2S外设，都具有单独的寄存器组，如下表所示（以STM32F413xG/H为例）。在Cube驱动库中，全双工下的两个I2S外设操作已经被封装，用户只需像配置一个全双工SPI一样，对一个全双工I2S的API进行调 用即可。后续会以实例形式进行描述。 STM32 I2S支持四种接口标准和数据格式，如下： 接口标准：I2S标准（Philips标准）、左对齐标准、右对齐标准、PCM标准 数据格式：16位数据@16位帧、16位数据@32位帧、24位数据@32位帧、32位数据@32位帧 可看出，STM32 I2S支持音频分辨率可为16,24和32位。I2S时钟配置及数据格式选择决定了音频采样率，时钟产生架构如下图所示。不同系列STM32 I2S接口能够支持的最大音频采样率有差异：
图中MCK、CK分别对应I2S总线上的主时钟和总线时钟。其中I2SxCLK获取路径如下图所示（对应于右侧的I2S clocks）。红色线路或者绿色线路可选，本文中以红色线路为例，利用PLL时钟源获取I2SxCLK时钟。 注：下图是STM32F429时钟配置图的部分。不同型号STM32的时钟树存在差异，具体以实际采用型号的时钟树为准。
在遵循I2S标准的实现方案中，采样率公式如下 （注：Fs为采样率，得益于Cube驱动库中的良好API实现，可以直接设置采样率，使用者不需要按照下述公式进行I2SDIV和IDD的计算及配置。）:
上述采样率公式不能直接用于PDM输出的MEMS麦克风，通过后一节中介绍可知，PDM麦克风访问只是利用了I2S的数据和时钟线，并且在采集到麦克风位流数据后，需要经过降频操作（PDM转PCM，ST提供了PDM转PCM库支持，更多介绍可参考AN3998），从而获得PCM数据。所以，在这种情况下，主时钟配置为失能，数据位宽需要与帧位宽相同。 （编辑：晋中站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
