昨天介绍了图像视频信号的传输接口MIPI，那么用设备录音功能时的声音信号在音频芯片之间通过什么接口传输呢？由此就引出了I2S接口，专为传输音频信号而生。

I2S(Inter-IC Sound，集成电路间音频总线)是专为数字音频传输设计的同步串行通信接口，由飞利浦1986年提出，核心解决音频ADC/DAC，Codec，DSP，MCU之间无损传输音频数据的问题，是消费电子，车载和工业音频领域的标准接口。

I2S贯穿SOC和音频Codec之间，Codec作为Slave设备，负载ADC(mic 录音)和DAC（SPK 播放）

录音的链路：MIC->Codec ADC->I2S->SOC音频DSP

播放的链路：Soc解码音频->I2S->Codec DAC->SPK

有一些高端机型可以通过I2S直连D类功放，替代模拟音频。总之一台音频设备，内部的音频通路全靠I2S实现数字传输。

核心特点：

1. 同步串行，主从架构；
2. 分离位时钟，帧时钟和数据，三线独立传输；
3. 支持PCM格式音频，兼容8/16/24/32bit位深；
4. 支持立体声、多声道，适配不同采样率（8K~192K+）;
5. 硬件简单，EMC特性好

I2S的标准信号定义：

标准I2S接口最少3根信号线，也有场景需要MCLK

MCLK是Master Clock主时钟（可选），用于Codec/ADC/DAC内部PLL倍频，采样时钟生成，由主机输出，通常是采样频率的256或384倍；

BCLK是bit Clock位时钟，数据位移时钟，每1bit数据对应一个BCLK周期，BCLK频率 = 2 × 采样频率 × 采样位数。主机输出，从机输入；

WS是Word Select字选择/帧时钟，左右声道切换信号：0=左声道L，1=右声道R，其频率等于音频的采样频率。主机输出，从机输入；

SDATA是串行主句，用于传输实际的音频数据，通常以二进制补码形式表示，是单向的，收发分离。

举个例子：

立体声16bit，48K采样率

那么BCKL=2*48K*16=1.536MHz

WS=48KHz

MCLK=48K*256=12.288MHz

角色划分：

I2S主机（Master）：生成MCLK/BCLK/WS所有时钟，控制时序；

I2S从机（Slave）：接收主机时钟，仅负责收发数据，被动同步。

两种情况：MCU为主机，Codec为从机，那么MCU生成所有时钟，Codec负责ADC/DAC，适合播放器和录音设备；另外一种是Codec做主机，MCU做从机，Codec自带晶振生成时钟，MCU仅处理音频数据。但总之一个I2S总线只能有一个主机，时钟源头是唯一的。

硬件设计要点：

1. BCLK、WS、SDATA、MCLK为高速同步信号，要按高速信号处理，PCB设计可包地处理；
2. 远离电源噪声，开关电源，时钟晶振，减少EMI耦合；
3. I2S主流为3.3V电平，也有少部分Codec支持1.8V；
4. 跨电平对接时需要加双向电平转换芯片（比如TXB0108），不能直接连接（跟昨天提到的MIPI同理）
5. 现代的Soc比如STM32等都是内置了I2S控制器，硬件直接支持，无需软件模拟时序；