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STM32的I2S外设

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flyingstar 发布时间:2025-4-3 16:03
**STM32的I2S外设**# U# l1 V: u' C, G# J  O% X. _0 Y

: O- b! J2 Z. B9 j7 X: ]) CI2S(也叫IIS,即Inter-IC Sound)总线,又称集成电路内置音频总线,是飞利浦公司(现为NXP公司)为数字音频设备之间的音频数据传输而定制的一种总线标准。该总线专负责于音频设备之间的数据传输,广泛应用于各种多媒体系统。STM32系列微控制器配备了I2S外设,以支持音频数据的传输。以下是对STM32的I2S外设的详细介绍:
7 r+ Z: [  \5 w& X1 [% B# w一、STM32的I2S特点
" l$ @8 i9 j& j4 B' Z' B! H/ ~8 V) |. I% R3 G4 {2 [
STM32的I2S外设具有多个显著特点,使其非常适合于音频数据传输应用:
# U* L& u  L$ w( N' p6 [
: }0 x/ o' n$ _- z8 J支持全双工/半双工通信:STM32的I2S外设可以根据应用需求配置为全双工或半双工通信模式。5 S/ m& K% R& |
支持主/从模式设置:I2S外设可以配置为主模式或从模式,以适应不同的系统架构。# U9 c/ @/ I- M0 F+ s) {
8位可编程线性预分频器:通过8位可编程线性预分频器,STM32的I2S外设可以实现精确的音频采样频率,范围通常在8KHz到192KHz之间(具体范围可能因STM32型号而异)。- l( J, b1 j4 E; [9 @# t
多种数据格式支持:I2S外设支持16位、32位以及64位(部分型号可能不支持64位)数据格式,以满足不同音频设备的需求。9 `& @9 x% r' c( V/ p6 ~
数据包帧格式灵活:数据包帧可以固定为16位(仅数据帧十六位)或32位(可容纳16/24/32位数据帧),提供了数据传输的灵活性。3 J$ u: p3 Y1 m0 c
可编程时钟极性:I2S外设支持可编程时钟极性设置,以适应不同的时钟信号要求。3 b) H, I; @6 Q4 X2 Y% U4 s
支持多种I2S标准:包括MSB对齐(左对齐)、LSB(右对齐)、飞利浦标准和PCM标准等,使得STM32的I2S外设可以与多种音频设备兼容。
3 ~& ]* ?' I# f/ W支持DMA数据输出:通过DMA(直接存储器访问)功能,I2S外设可以实现高效的数据传输,减轻CPU的负担。
. b# z8 c) b  d' w! o2 @数据方向固定为MSB在前:在发送和接收数据时,数据方向总是MSB(最高有效位)在前。$ S: |: f* }& P4 V# N
支持主时钟输出:主时钟输出比率固定为256倍音频采样率(Fs),为外部音频设备提供稳定的时钟信号。$ V7 e; G. [2 e  b  q
二、STM32的I2S接口信号线构成
+ r5 {, ~2 r0 ~- d; @0 D, O, c
3 ]* d, L4 b& q( E2 R+ K- LSTM32的I2S接口通常由以下信号线构成:' P3 Y  ~- u0 q" b) D6 L

  p0 G# r$ h; q, I$ _  bMCK(主时钟):在I2S配置为主模式时,用于为外部设备提供系统时钟。工作于从模式时,不可用。
9 A3 P. q2 Q* h, C4 B$ Y" tCK(串行时钟):也称位时钟(BCLK),对应于数字音频的每一位数据,都有一个脉冲。CK由主设备提供,用于同步数据传输。& ?& q0 S0 Q: N' Z. q- M9 N. W" f
WS(字选择):也称声道选择信号或帧时钟信号,用于切换左右声道的数据。WS的频率等于采样频率,由主设备提供,并与CK同步。
  f2 ^( a0 p# D* S; a: _SD(串行数据):用于发送或接收数据。SD信号线是双向的,但在某个具体设定模式下,只能单向传输数据。
" B$ ~  @7 h2 fSD_Ext(扩展串行数据):在某些STM32型号中,为了支持全双工通信,会提供额外的SD_Ext信号线。它用于在全双工模式下接收或发送数据。
$ y1 i; t0 @! N1 H三、STM32的I2S应用
7 K( w: w* c1 q) k7 @/ d$ A
. M* ^% q5 W6 g4 ?STM32的I2S外设广泛应用于各种音频应用,如音乐播放、录音、音频信号处理等。通过与外部音频编解码器(如WM8978)配合,STM32可以实现高质量的音频输入输出功能。
) A# E  M& v, P# [7 a1 y, r: w  ]0 a2 q- h9 X
在音频应用中,STM32通常作为主设备,通过I2S接口向外部从设备(如音频编解码器)提供时钟信号和数据。同时,STM32还可以利用DMA功能实现高效的数据传输,从而提高音频处理的实时性和稳定性。
' Z4 u6 P9 o) ~8 @2 x& [/ t四、STM32的I2S配置与初始化, `( l. b! K9 E% d7 z

" K: {$ r! \: {) y$ j4 K在使用STM32的I2S外设之前,需要进行相应的配置和初始化工作。这通常包括设置I2S模式、I2S标准、时钟空闲电平和数据帧长等参数。同时,还需要根据音频设备的采样率和位数来设置I2S时钟分频器,以确保数据传输的正确性。& `# v% }1 L' \, z+ m

" i( }% D9 I* E( f& s在STM32CubeMX等开发工具中,提供了方便的图形化界面用于配置I2S外设。开发者只需按照提示进行相应的设置即可快速完成I2S外设的初始化工作。
" O. m1 f; T& j( @7 a( J1 K+ d/ g( R! ]6 T) _
综上所述,STM32的I2S外设具有多种特点和优势,使其非常适合于音频数据传输应用。通过合理的配置和初始化工作,开发者可以轻松实现高质量的音频输入输出功能。
) _& ^3 z" {: F: `4 R
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