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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**
5 Y" X3 j1 Z5 G' ^2 L) s9 T) {" b# m- J5 G5 i) `- ~
I2S(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:
% D$ w; F( c6 ?9 Y& E3 S, C一、STM32的I2S特点  t" d* P6 Z2 ]% w' O
  s2 M7 k; m: r3 |& m8 x
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:! m, Y7 k9 L. ~1 B3 c
- Q( T8 Z) x% u& ~* v
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。
9 P- c0 `, L$ h/ s5 ]/ T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。
7 f. V' \( H8 G( e8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)。3 X: V5 }1 D* V7 ?# x8 }$ p
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。5 B' w9 r2 y( K1 |- f8 ~5 Y6 ^8 Z
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。+ p) v$ L& e' \+ S/ R  |* \  U
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。9 ?  q& D+ m( C& \$ t
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。! N' e6 S1 M0 g/ [+ G( H5 j
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。
9 A! R, h- F8 Q  L) Q, K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。4 i5 ~( e  z4 z- V4 K
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。
/ X! Y/ K9 ~- Z* U$ ?: l  {5 b. X二、STM32的I2S接口信号线构成
3 r( l  F! p, A6 f% q9 H1 q) D8 D8 {5 p2 z
STM32的I2S接口通常由以下信号线构成:7 W. \& Y" j' \" {+ c. r+ J$ O- C

! W: t  `* ]2 H) 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。& I- T% A8 s6 n2 T% j8 M
CK(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。% E# v; s8 G" h9 _! j/ C* R1 z- ?6 V
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。
6 n! A6 O* d% v" Q! zSD(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。# F- c2 q2 _; e' P" [
SD_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。- f$ |" |. A0 s. w% P0 f  x
三、STM32的I2S应用
9 {/ \) U& f9 i6 f) v% J- T# g4 h  w+ D" Q$ N# i8 l
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。
7 E: X9 W1 u+ B1 P& [+ z: r7 j% z0 O- m- r
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。& x# l* {; }2 r: Y  X5 v! C
四、STM32的I2S配置与初始化
8 B5 l/ e( ^! Y( s
' X/ U5 d5 s% v. F! U1 V1 h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。2 w! `! z/ d2 o# _1 u- g

. w' f. U2 L  f3 z! `& @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。& r4 r& u7 Z. p8 G% Y  c" Z4 [
/ w4 ^/ _( T$ N! J. t9 v# M# J9 ~* j
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。
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