前言本应用笔记说明了如何利用外部编解码器（参考 STSW-STM32135），使用 STM32L1xx I2S接口播放音频件。I2S 协议广泛用于从微控制器 /DSP 到音频编解码器传输音频数据，以播放（储存于存储器中的）音乐，或者 （从麦克风）捕获模拟声音。STM32L1xx 可使用 SPI 外设进行 I2S 音频通信，并为此通信模式实现了特定的功能。高级用户可跳过本应用笔记前面的部分。注 : 在本文中，除非特别说明， I2S 一词指 STM32L1xx 微控制器中实现的 SPI 外设的 I2S 特性。1 I2S 一般说明1.1 I2S 协议I2S（集成电路内置音频总线）是音频数据传输标准，它使用三线总线进行串行和同步数据传输。数据在 SD （串行数据）线上传输，格式为小端序 （先传 MSB）。数据长度不受限制 （通常为 16/20/24/32 位）。发送器数据通过 SCK （串行时钟）的上升沿或下降沿同步，接收器用SCK 的下降沿。请参见图 1。数据表示的是立体声数字音频，所以每个采样包含两个字 —— 右声道采样和左声道采样。它并不使用两个数据通道，而是执行复用，在半个采样周期传输一个字，这样就将采样率加倍，可在每周期传输两个字。它使用控制信号 WS （字选择）确定正在发送的字是右声道还是左声道。此信号还决定了数据的开始和结束：因此无需固定数据长度。因此，接收器和发送器数据长度可以不同，右声道和左声道数据长度也可以不同。WS 同步到 SCK 的上升沿或下降沿，比 MSB 早一个 SCK 周期，以便有足够时间做储存和移位运算。与大多数通信协议一样，必须有主设备和从设备。主设备提供并控制 SCK 时钟和 WS 信号，从设备仅发送或接收数据。主设备可以是接收器、发送器或第三设备（控制器）。请参见图 2。 1.2 STM32L1xx I2S 特性讲解STM32L1xx 将 I2S 特性实现为 SPI 外设的一个模式。用户必须选择 SPI 模式或 I2S 模式（软件配置）。STM32L1xx I2S 仅有单工模式 （仅接收或仅发送），通信方向由软件配置。I2S 外设支持四种音频协议 （可由软件配置）：• I2S 飞利浦协议• MSB 协议• LSB 协议• PCM 协议 （包括 PCM 短帧和 PCM 长帧）它还支持大多数音频频率 （8 kHz、 16 kHz、 22.05 kHz、 32 kHz、 44.1 kHz、 48 kHz 等）数据格式可编程为 16、 24 或 32 位数据长度 （每通道）， MSB 在前，以及 16 或 32 位包长度 （每通道）。WS 信号的分配由硬件管理，并有一个相应的标志位 （CHSIDE）监控通道侧 （仅飞利浦、MSB 和 LSB 标准）。I2S 外设可配置为音频通信中的主设备或从设备。I2S 使用 9 位预分频生成其自身时钟（独立于寄存器与 APB 总线接口所使用的 SPI 时钟），其设计可达到精确音频频率 （8 kHz、 16 kHz、22.05 kHz、44.1 kHz、32 kHz、48 kHz 等）(a)。当配置为主模式时，外设能以固定速 率输出额外的主时钟 （MCLK）：256 × FS （其中 FS 为音频频率）。若需决定是否生成 MCLK，应考虑下述因素：• 外部 I2S 器件的需要 （编解码器 /DAC）。 一般来说，这些器件需要主时钟 （一般速率为 256 × FS）以执行内部和采样工作。• 在某些情况下，音频频率精度会因为启用 MCLK 输出而下降。可使用下述方式中的一种控制音频通信：– 通过轮询 TXE/RXNE 标志 （SPI_CR2 寄存器中的位 1/0）：等待 TXE/RXNE 标志置位，然后向 / 从 SPI_DR 寄存器写 / 读通道波形数据。（适合测试 / 小型应用等）– TXE/RXNE 上的中断：配置并启用发送 / 接收中断。在中断子程序中，向 / 从SPI_DR 寄存器写 / 读通道波形数据。（适合大多数应用 /RT 软件等）– DMA 传输：配置 DMA，在每个 Rx/Tx 请求时从 / 向 SPI_DR 寄存器加载 / 卸载。（适合高性能需求。）注 : 在 I2S 模式中，DMA 的用法与 SPI 模式完全相同（对于所支持的音频传输协议，I2S 模式中无法用 CRC 特性）。SYSCLK 频率的选择直接影响 I2S 的传输质量（在主模式中）：采样时钟（CK）和 WS 时钟直接由 SYSCLK 用 9 位分频器得到，以获取最精确的 FS 频率。为得到最大精度，预分频器允许奇数次除二 （使用 SPI_I2SPR 寄存器中的 ODD 位）。因为 SYSCLK 的低频率 （最大 32 MHz），低精度因子时的分频值会导致音频质量下降。当 STM32L1xx I2S 外设在主模式中生成主时钟时，精度因子会降低。请查阅参考手册 （RM0038：STM32L100xx、 STM32L151xx、 STM32L152xx 和 STM32L162xx 基于 ARM®的高级 32 位 MCU）根据目标采样频率确定音频频率精度。完整版请查看：附件