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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**
- a; B4 t  n/ {1 q# f2 t( ~6 a; w/ 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:6 j' x$ j3 j  H+ V& L; U' q$ L
一、STM32的I2S特点) [" i, {& L( D7 U
' a6 C8 b/ x; b2 m  i+ Q: m) M& D- O
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:
- a6 j6 I" o! g6 a$ g( W- `, ^4 v: \* z
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。
, J7 ~! @( v7 H" v: H, X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。
8 ^$ K5 F- l  t7 h8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)。; c0 J: Z0 c5 D' Z7 _" I( E
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。
  |, c( M4 G! X; b) c. j, W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。
2 v! s3 ^4 s2 W  ^- T+ H5 B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。; d' R3 h" u/ {' l5 u
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。
: t+ d5 |- A5 k% d" ^4 z6 F5 y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。0 P' w+ t, `5 ~' r2 T2 h. A7 w
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。
* _& |/ y  F) i. u- P( ~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  M2 `' d+ V# n% j二、STM32的I2S接口信号线构成, `' r9 O: l8 u  p- J! r1 ~. h

$ R9 \$ I& i8 m4 Z3 q) l4 p2 F7 x- LSTM32的I2S接口通常由以下信号线构成:
, {9 [& @* Y2 P! c( _/ I9 f; ]; w
MCK(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。; r% d0 ~8 M6 E. N' A  p
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。* K, C$ V! n: R0 D
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。& H9 z; a) |8 G
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。
0 R5 b6 M1 m4 b5 MSD_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。
: j" P5 @+ {& E5 ]% @. Z三、STM32的I2S应用
! e8 V$ _/ S+ m4 K; q, s+ f" |. h% a4 B7 a
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。
% D3 Z" {4 u6 R4 q1 }5 D$ f" s) A+ w/ s
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。- P7 [4 F0 k+ H- ]( O+ s
四、STM32的I2S配置与初始化
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. q2 h2 ?  b6 v6 p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。
6 g3 o9 P; c1 y2 ^0 Y4 A0 |
% {' K* O; V' u& P& D/ f4 `5 v4 j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。  w0 e( g3 G% w+ ~+ X# E! Z# c- d

( s% g+ t3 Y' v* V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。) \: g5 ?, q/ x4 J
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