目录

3.1. PCM编码

3.2. PDM编码

2.1. I2S接口

2.2. PCM/TDM接口

2.2. PDM接口

1. 前言

2. 数字音频接口

3. 附录

1. 前言

本文介绍的数字音频接口全部是硬件接口，是实实在在的物理连线方式，即同一个PCB板上IC芯片和IC芯片之间的通讯协议。

本文内容不是音频数据的编码格式。编码格式是指模拟信号数字化的过程。

常见的音频编码格式有PCM、PDM，和本文数字音频接口的名称相同，请注意区分。

I2S和PCM(TDM)接口传输的数据是PCM编码格式的音频数据。

PDM接口传输的数据是PDM编码格式的音频数据。

为直观的展示，下图简单列举了数字音频接口硬件接线的一般场景。

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2. 数字音频接口

2.1. I2S接口

I2S协议只定义三根信号线：时钟信号SCK、串行数据信号SD、左右声道选择信号WS。

SCK时钟信号，Serial Clock，也可能称BCLK/Bit Clock或SCL/Serial Clock。

WS左右声道选择信号，Word Select，也称帧时钟，也可能称LRCLK/Left Right Clock。

SD串行数据信号，Serial Data，也可能称SDATA、SDIN、SDOUT、DACDAT、ADCDAT等。

BCLK和LRCLK外，CODEC经常还需要控制器提供MCLK (Master Clock)，这是由CODEC内部基于Delta-Sigma (ΔΣ)的架构设计要求使然。MCLK时钟频率一般为采样频率的256倍或384倍，具体参考特定器件手册。

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特点：

效率高；主要传输音乐；先传高位再传低位。

传输内容：

PCM编码后的音频数据。

工作模式：

根据SDATA相对于BCLK和LRCLK位置的不同，I2S分为三种不同的工作模式，分别为标准I2S模式、左对齐模式和右对齐模式：

I2S Phillips Standard I2S格式

Left Justified Standard 左对齐格式

Right Justified Standard 右对齐格式

左对齐：数据的MSB在LRCLK边沿起第一个BCLK上升沿，用的比较少。

右对齐：数据的LSB靠左LRCLK的上升沿，Sony使用这种格式。

在I2S总线上，只能同时存在一个主设备和发送设备。主设备可以是发送设备，也可以是接收设备，或是协调发送设备和接收设备的其它控制设备。在I2S系统中，提供时钟（BCLK和LRCLK）的设备为主设备。

2.2. PCM/TDM接口

PCM接口包括四根信号：

PCM_CLK数据时钟信号

PCM_SYNC帧同步时钟信号

PCM_IN接收数据信号

PCM_OUT发送数据信号

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和I2S接口差不多，PCM接口是4根信号线，通常用于AP处理器和通信MODEM之间传输语音数据（就是双向打电话的数据）。

AP处理器和蓝牙之间也是通过PCM来传输语音数据，打电话的蓝牙数据走的是PCM，放音乐的蓝牙数据走的是串口（不是PCM）。

特点：

效率高，多达16路数据；主要传输音乐；先传高位再传低位。

传输内容：

PCM编码后的音频数据。

工作模式：

根据 SD相对帧同步时钟FSYNC的位置，TDM分两种基本模式：

Mode A：数据在FSYNC有效后，BCLK的第2个上升沿有效。

Mode B：数据在FSYNC有效后，BCLK的第1个上升沿有效。

时分复用TDM技术：

I2S只能传2个声道的数据，PCM可以传多达16路数据，采用时分复用的方式，就是TDM（Time Division Multiplexing）。

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由此可见，TDM本质上是基于PCM接口的技术，可以用TDM指代PCM。

像现在最流行的语音智能音箱的7麦克风矩阵，一般都是用TDM来传的数据，同时可以传输7路麦克风输入和3路以上的音频反馈信号。

2.2. PDM接口

PDM接口只有两根信号线：

PDM_CLK时钟信号。

PDM_DATA数据信号。

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特点：

信号线数量少，只需两根；多用于传输麦克风录音；PDM接口发送端IC设计简单。

传输内容：

PDM编码后的音频数据。(不同于I2S接口和PCM接口哦)

在数字麦克风领域，应用最广的就是PDM接口，其次为I2S接口。

PDM在诸如手机和平板等对于空间限制严格的场合有着广泛的应用前景。

3. 附录

这里简单介绍一下音频数据的编码格式。编码格式是指模拟信号数字化的方法。

本文讨论的硬件接口就是用来传输数字化的音频文件通路。

3.1. PCM编码

PCM(Pulse Code Modulation) 是通过等时间隔（即采样率时钟周期）采样将模拟信号数字化的方法。

PCM使用等间隔采样方法，将每次采样的模拟分量幅度表示为N位的数字分量（N = 量化深度），因此PCM方式每次采样的结果都是N bit字长的数据。

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3.2. PDM编码

PDM（Pulse Density Modulation）是一种用数字信号表示模拟信号的调制方法。同为将模拟量转换为数字量的方法。

PDM使用远高于PCM采样率的时钟采样调制模拟分量，只有1位输出，要么为0，要么为1。因此通过PDM方式表示的数字音频也被称为Oversampled 1-bit Audio。

相比PDM一连串的0和1，PCM的量化结果更为直观简单。

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