I2S 使用指南

概述

I2S/PCM总线接口是一个双向的4线接口，主要用于音频数据的传输。该接口可以支持I2S模式的各种格式，如Philips、Left Justified、Right Justified；还可以支持PCM模式的各种格式，如Short Sync、Long Sync、GCI、IDL等。

模块支持下述工作模式:

I2S (Philips): 在此工作模式下信号传输时序图如 图1 所示:

Philips_mode_time_sequence_diagram — Figure 1. Philips mode time sequence diagram

Left Justified: 在此工作模式下信号传输时序图如 图2 所示:

Figure 2. Left Justified mode time sequence diagram

Right Justified: 在此工作模式下信号传输时序图如 图3 所示:

Figure 3. Right Justified mode time sequence diagram

Short Frame Sync: 在此工作模式下信号传输时序图如 图4 所示:

Figure 4. Short Frame Sync mode time sequence diagram

Long Frame Sync: 在此工作模式下信号传输时序图如 图5 所示:

Figure 5. Long Frame Sync mode time sequence diagram

Normal 2B+D: 在此工作模式下信号传输时序图如 图6和图7 所示:

Figure 6. Normal 2B+D mode time sequence diagram

Delay 2B+D: 在此工作模式下信号传输时序图如 图8和图9 所示:

Figure 8. Delay 2B+D mode time sequence diagram

硬件连接

I2S通讯的引脚说明如下：

GPIO	in/out	说明
SCLK	in&out	I2S工作的时钟信号，也称为BCLK
LRCK	in&out	左右声道时钟，也称WS（PCM中是sync时钟）
DIN	in	数据输入引脚
DOUT	out	数据输出引脚

BK7258存在三路I2S，每路I2S的GPIO引脚如下表所示：

GPIO	Group 0	Group 1	Group 2
SCLK	GPIO_6	GPIO_40	GPIO_44
LRCK	GPIO_7	GPIO_41	GPIO_45
DIN	GPIO_8	GPIO_42	GPIO_46
DOUT	GPIO_9	GPIO_43	GPIO_47

BK7258每路I2S下有一个或多个通道用于数据的收发，通道信息如下表所示：

Group	通道数
Group 0	3
Group 1	1
Group 2	1

重要

一般情况下，一个通道就能够满足应用的使用，多个通道主要用于时分服用模式（DTM）。

I2S调试注意事项

I2S通讯时，两个设备分别为 master 和 slave， SCLK 和 LRCK 由 master 提供。

调用接口前需要确认设备的角色、工作模式、采样率、声道数、位宽、数据发送顺序、数据存储格式等信息，根据这些信息来配置I2S。

针对I2S四种典型的工作模式，驱动提供了默认的配置，你可以在默认配置的基础上根据实际应用调整。

slave的配置需要和master保持一致，如果不确定master的工作模式，可以通过逻辑分析仪抓取master的引脚波形进行分析。

I2S 接口使用说明

I2S接口的使用流程如下：

调用 bk_i2s_driver_init 接口初始化I2S的驱动

调用 bk_i2s_init 接口初始化并配置选择的I2S Group

调用 bk_i2s_chl_init 接口初始化指定的通道

调用 bk_i2s_start 接口启动I2S的通讯

在通道注册的回调函数里向通道发送待发的数据，或读取接收到的数据

接下来以I2S模式下的收发为例，对接口的配置使用进行详细说明。

主机工作在I2S模式下发送数据示例如下：

/* 创建通道的TX回调，并在回调中不断向通道发送固定的数据 */
static int ch1_tx_data_handle_cb(uint32_t size)
{
        ring_buffer_write(ch1_tx_rb, ch1_temp, size);

        return size;
}

/* 采用默认的I2S配置 */
i2s_config_t i2s_config = DEFAULT_I2S_CONFIG();
bk_err_t ret = BK_OK;
uint32_t size = 0;

uint8_t *ch1_temp = os_malloc(320);
os_memset(ch1_temp, 0xF1, 320);

//init i2s driver
bk_i2s_driver_init();

//init i2s configure
i2s_config.samp_rate = I2S_SAMP_RATE_48000;
bk_i2s_init(I2S_GPIO_GROUP_2, &i2s_config);
os_printf("init i2s driver and config successful \r\n");

/* 配置第一个通道用于发送数据，每帧数据的size为（640/2）字节 */
ret = bk_i2s_chl_init(I2S_CHANNEL_1, I2S_TXRX_TYPE_TX, 640, ch1_tx_data_handle_cb, &ch1_tx_rb);
if (ret != BK_OK) {
        os_printf("bk_i2s_chl_init fail \n");
        return;
}

uint8_t *temp_data = (uint8_t *)os_malloc(640);
os_memset(temp_data, 0x00, 640);
/* 开始发送前先向通道灌满数据 */
size = ring_buffer_write(ch1_tx_rb, temp_data, 640);
os_printf("ring_buffer_write, size: %d \n", size);
os_free(temp_data);
/* 启动I2S开始发送数据 */
bk_i2s_start();

I2S的配置信息如下：

    #define DEFAULT_I2S_CONFIG() {                     \
    .role = I2S_ROLE_MASTER,                       \
    .work_mode = I2S_WORK_MODE_I2S,                \
    .lrck_invert = I2S_LRCK_INVERT_DISABLE,        \
    .sck_invert = I2S_SCK_INVERT_DISABLE,          \
    .lsb_first_en = I2S_LSB_FIRST_DISABLE,         \
    .sync_length = 0,                              \
    .data_length = 16,                             \
    .pcm_dlength = 0,                              \
    .store_mode = I2S_LRCOM_STORE_LRLR,            \
    .samp_rate = I2S_SAMP_RATE_8000,               \
    .pcm_chl_num = 2,                              \
}

备注

lrck_invert 用于配置 LRCK 信号是否反转（仅在传输双声道数据的I2S工作模式下有效），默认情况下 LRCK 的低电平表示右声道，高电平表示左声道。
sck_invert 用于配置``SLCK`` 信号是否反转，默认情况下输入数据在 SCLK 的上升沿采样，输出数据在 SCLK 的下降沿变化。
lsb_first_en 用于配置是否数据的发送时序，如果使能则先发送低位再发送高位，默认情况下先发送高位再发送低位。
sync_length 用于配置同步的bit位数（仅在PCM工作模式下有效），I2S模式下可忽略。
data_length 用于配置单声道数据的位数，需要注意是单声道的位数。
pcm_dlength 用于配置PCM数据的位数（仅在PCM工作模式下有效），I2S模式下可忽略。
store_mode 用于配置通道内数据的存储模式，I2S_LRCOM_STORE_16R16L：左右声道数据拼成一个32bit同时写入PCM_DAT中，低16bit对应左声道，高16bit对应右声道，即{R,L}->{R,L}->……（仅当数据长度小于16时才能配置此模式）。I2S_LRCOM_STORE_LRLR：左右声道数据按时间顺序交替写入PCM_DAT中，即L->R->L->R->…… 。

从机工作在I2S模式下接收送数据示例如下：

/* 创建通道的RX回调，并在回调中不断读取通道接收到的数据 */
static int ch1_rx_data_handle_cb(uint32_t size)
{
        //os_printf("%s, size: %d \n", __func__, size);
        ring_buffer_read(ch1_rx_rb, ch1_temp, size);
        os_printf("rx ch1_temp[0]: 0x%2x \n", ch1_temp[0]);

        return size;
}


/* 采用默认的I2S配置 */
i2s_config_t i2s_config = DEFAULT_I2S_CONFIG();
bk_err_t ret = BK_OK;
uint32_t size = 0;

uint8_t *ch1_temp = os_malloc(320);
os_memset(ch1_temp, 0xF1, 320);

//init i2s driver
bk_i2s_driver_init();

//init i2s configure
i2s_config.role = I2S_ROLE_SLAVE;
i2s_config.samp_rate = I2S_SAMP_RATE_48000;
bk_i2s_init(I2S_GPIO_GROUP_0, &i2s_config);
os_printf("init i2s driver and config successful \r\n");

/* 配置第一个通道用于接收数据，每帧数据的size为（640/2）字节 */
ret = bk_i2s_chl_init(I2S_CHANNEL_1, I2S_TXRX_TYPE_RX, 640, ch1_rx_data_handle_cb, &ch1_rx_rb);
if (ret != BK_OK) {
        os_printf("bk_i2s_chl_init fail \n");
        return;
}

/* 启动I2S开始接收数据 */
bk_i2s_start();

参考链接

API 参考 : 介绍I2S API接口

用户开发指南 : 介绍I2S调试开发流程

示例 : 介绍I2S测试demo的使用