用于音頻數據傳輸的常見IC間數字接口

盡管I2S是最常使用的格式，但也有其它相同三線結構的變體，如左對齊、右對齊和PCM模式。這些格式與I2S的區(qū)別在于幀中數據字的位置、時鐘的極性，或每個幀中位時鐘周期的數量。

TDM格式

有些IC支持使用一個公共時鐘的多路I2S數據輸入或輸出，但這樣的方法顯然會增加數據傳輸所需要的管腳數量。當同一個數據線上傳輸兩個以上通道的數據時，就要使用TDM格式。TDM數據流可以承載多達16通道的數據，并有一個類似于I2S的數據/時鐘結構。

每個通道的數據都使用數據總線上的一個槽（Slot），其寬度相當于幀的1/N, 其中N是傳輸通道的數量。出于實用考慮，N通常四舍五入到最近的2次冪(2、4、8、或16)，并且任何多余通道都被空閑。一個TDM幀時鐘通常實現為一位寬的脈沖，這與I2S的50%占空比時鐘相反。超過25 MHz的時鐘速率通常不用于TDM數據，原因是較高的頻率會引起印刷電路板設計者要避免的板面布局問題。

TDM常用于多個源饋入一個輸入端，或單源驅動多只器件的系統(tǒng)。在前一種情況下，（多源饋入一個輸入端)，每個TDM源共享一個公共的數據總線。該信源必須配置為在其適用通道期間才驅動總線，而當其它器件在驅動其它總線時，其驅動器要置為三態(tài)。

TDM接口還沒出現類似飛利浦I2S的其他標準，因此，很多IC都有著自己略微不同的TDM實現方法。這些變化體現在時鐘極性、通道配置，以及閑置通道的三態(tài)化和驅動上。當然，通常情況下不同IC是可以一起工作的，但系統(tǒng)設計者必須確保一個器件的輸出格式要符合另一只器件輸入端的預期

PDM數據連接

PDM數據連接在手機和平板電腦等便攜音頻應用上方面變得越來越普遍。PDM在尺寸受限應用中優(yōu)勢明顯，因為它可以將音頻信號的布放圍繞LCD顯示屏等高噪聲電路，而不必處理模擬音頻信號可能面臨的干擾問題。

有了PDM，僅兩根信號線就可以傳輸兩個音頻通道。如圖4系統(tǒng)框圖所示，兩個PDM源將一根公共數據線驅動為一個接收器。系統(tǒng)主控生成一個可被兩個從設備使用的時鐘，這兩個從設備交替使用時鐘的邊緣，通過一根公共信號線將其數據輸出出去。

這些數據調制在一個64×速率上，從而形成一個通常為1到3.2 MHz的時鐘。音頻信號帶寬隨著時鐘頻率的增加而增加，因此，可以在系統(tǒng)中使用較低頻率的時鐘，從而抵消了為節(jié)省功耗而降低的帶寬。

基于PDM的架構不同于I2S和TDM之處是，抽取濾波器是不在發(fā)送IC中，而是位于接收IC中。源輸出是原始的高采樣率調制數據，如Sigma-Delta調制器的輸出，而不是像I2S中那樣的抽取數據?；赑DM的架構減少了源器件的復雜性，通常會利用已經存在于編解碼器ADC中的抽取濾波器。

通過這種方法,系統(tǒng)設計者不僅可以利用可能已被使用的音頻編解碼器, 也可以利用到數字數據連接對干擾不敏感的優(yōu)點。此外，通過使用面向編碼器或處理器制造的更精細硅工藝尺度，而不是用于話筒IC的工藝，就可以實現更高效的抽取濾波器。

編解碼器、DPS，和放大器擁有I2S端口很多年了，但直到現在，麥克風等系統(tǒng)輸入設備還是模擬或PDM輸出。隨著數字接口進一步靠近信號鏈的兩端，將需要新的IC來支持新的系統(tǒng)架構。

擁有集成I2S接口的話筒（如Analog Devices公司的ADM441 MEMS話筒）使設計者很容易將該元件做到不容易使用PDM話筒的系統(tǒng)中，或不希望用模擬接口的系統(tǒng)中。只有少部分音頻編解碼器能接受PDM輸入，極少專門針對手機和平板電腦設計的處理器才能原生地接受這種類型數據流。

在有些設計中，一只I2S輸出的話筒可以完全無需任何模擬前端電路，因此很多設計可能只有一只ADC和PGA，從而支持話筒對處理器的單個輸入。這樣一個系統(tǒng)的實例是一種帶數據發(fā)射器的無線話筒。無線傳輸SOC可能并沒有內置ADC，因此采用一個I2S話筒，就能實現換能器與發(fā)射器之間的完全數字化連接。

I2S、TDM與PDM音頻接口各有其優(yōu)點與最適合的應用。隨著更多音頻IC從模擬接口轉向數字接口，系統(tǒng)設計者與架構師們會需要了解哪種接口最適合于自己的特定設計。從話筒到DSP再到放大器，這樣一個數字信號鏈可以完全脫離開PCB，而僅存在于音頻域中。