I²S

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Die I²S-Schnittstelle (Inter-IC Sound interface; auch als „Bus“ bezeichnet, obwohl es eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung ist) wurde von Philips entwickelt. Sie ist speziell für serielle digitale Audiodaten bei der Kommunikation zwischen ICs gedacht.

[Bearbeiten] Übersicht

Die I²S-Schnittstelle wird ausschließlich zur Übertragung von digitalen Audiodaten verwendet. Diese können dabei in Form der Puls-Code-Modulation (PCM-Signal) vorliegen, oder unter Verwendung entsprechender Steuercodes auch andersartig codiert sein. Beispielsweise werden über diese Schnittstelle auch digital codierte Datenströme nach Dolby E übertragen. Bei PCM-codierten Audiosignalen werden auf der I²S-Schnittstelle immer zwei Audiokanäle übertragen, was Stereoübertragung ermöglicht. Dabei wird abwechselnd ein Datenwort des rechten und des linken Audiokanales seriell übertragen. Bei nicht-PCM codierten Audioübertragungen können auch mehr als zwei Audiokanäle übertragen werden.

Wesentliche Eigenschaft ist, dass diese Schnittstelle synchron ist. Durch die vorhandenen Leitungen wird auch die genaue zeitliche Ausrichtung der einzelnen abgetasteten Audiowerte festgelegt.

Die I²S-Schnittstelle wird häufig zur Anbindung von Analog-Digital-Umsetzern und Digital-Analog-Umsetzern an digitale Signalprozessorn (DSP) verwendet. Sie findet auch Verwendung als Schnittstelle, um Audiodaten zu eigenständigen digitalen Filtermodulen zu leiten.

[Bearbeiten] Aufbau

Die Schnittstelle besteht aus drei Leitungen, der Takt- (SCK), Daten- (SD) und der Word-Select-Leitung (WS). Die Word-Select-Leitung legt den genauen zeitlichen Rahmenstart und die Dauer eines seriell übertragenen Datenwortes fest. Weiters definiert sie bei PCM-codierten Audiodaten, abhängig vom logischen Pegel, ob der gerade übertragene Audiowert dem rechten oder linken Audiokanal zugeordnet ist. Somit weist die WS-Leitung eine Frequenz auf, die genau der Abtastrate entspricht und wird auch als Word-Clock bezeichnet.

Die Kommunikation erfolgt immer nur in eine Richtung, d. h. Audiodaten werden beispielsweise von einem DSP zu einem Digital-Analog-Wandler gesendet, um darüber eine Sprachausgabe zu realisieren. Ein anderes Beispiel ist, dass ein Analog-Digital-Wandler die Signale eines Mikrofons in digitale Werte wandelt und danach über eine I²S-Schnittstelle an einem DSP schickt.

[Bearbeiten] Eigenschaften

• drei Signalleitungen (SCK, SD, WS)
• keine Adressierung
• keine bidirektionale Kommunikation
• im Vergleich mit Steuerschnittstellen wie I²C oder SPI werden hohe Datenraten übertragen
• Streng synchrone Übertragung. Es kommen keine Pausen zwischen den einzelnen Werten vor.
• Bausteine mit unterschiedlichen Wortlängen sind kombinierbar

[Bearbeiten] Transferraten

Die Datentransferraten sind abhängig von der jeweiligen Anwendung, bei einer üblichen Wortbreite von 32 Bit pro Abtastwert und zwei Audiokanälen ergeben sich je nach Abtastrate folgende Bitraten:

[Bearbeiten] Referenzen

• I²S-Spezifikation von Philips, 1986 (englisch)