TDM格式

有些IC支持使用一個(gè)公共時(shí)鐘的多路I2S數(shù)據(jù)輸入或輸出，但這樣的方法顯然會(huì)增加數(shù)據(jù)傳輸所需要的管腳數(shù)量。當(dāng)同一個(gè)數(shù)據(jù)線上傳輸兩個(gè)以上通道的數(shù)據(jù)時(shí)，就要使用TDM格式。TDM數(shù)據(jù)流可以承載多達(dá)16通道的數(shù)據(jù)，并有一個(gè)類(lèi)似于I2S的數(shù)據(jù)/時(shí)鐘結(jié)構(gòu)。

每個(gè)通道的數(shù)據(jù)都使用數(shù)據(jù)總線上的一個(gè)槽(Slot)，其寬度相當(dāng)于幀的1/N， 其中N是傳輸通道的數(shù)量。出于實(shí)用考慮，N通常四舍五入到最近的2次冪(2、4、8、或16)，并且任何多余通道都被空閑。一個(gè)TDM幀時(shí)鐘通常實(shí)現(xiàn)為一位寬的脈沖，這與I2S的50%占空比時(shí)鐘相反。超過(guò)25 MHz的時(shí)鐘速率通常不用于TDM數(shù)據(jù)，原因是較高的頻率會(huì)引起印刷電路板設(shè)計(jì)者要避免的板面布局問(wèn)題。

TDM常用于多個(gè)源饋入一個(gè)輸入端，或單源驅(qū)動(dòng)多只器件的系統(tǒng)。在前一種情況下，(多源饋入一個(gè)輸入端)，每個(gè)TDM源共享一個(gè)公共的數(shù)據(jù)總線。該信源必須配置為在其適用通道期間才驅(qū)動(dòng)總線，而當(dāng)其它器件在驅(qū)動(dòng)其它總線時(shí)，其驅(qū)動(dòng)器要置為三態(tài)。

TDM接口還沒(méi)出現(xiàn)類(lèi)似飛利浦I2S的其他標(biāo)準(zhǔn)，因此，很多IC都有著自己略微不同的TDM實(shí)現(xiàn)方法。這些變化體現(xiàn)在時(shí)鐘極性、通道配置，以及閑置通道的三態(tài)化和驅(qū)動(dòng)上。當(dāng)然，通常情況下不同IC是可以一起工作的，但系統(tǒng)設(shè)計(jì)者必須確保一個(gè)器件的輸出格式要符合另一只器件輸入端的預(yù)期

PDM數(shù)據(jù)連接

PDM數(shù)據(jù)連接在手機(jī)和平板電腦等便攜音頻應(yīng)用上方面變得越來(lái)越普遍。PDM在尺寸受限應(yīng)用中優(yōu)勢(shì)明顯，因?yàn)樗梢詫⒁纛l信號(hào)的布放圍繞LCD顯示屏等高噪聲電路，而不必處理模擬音頻信號(hào)可能面臨的干擾問(wèn)題。

有了PDM，僅兩根信號(hào)線就可以傳輸兩個(gè)音頻通道。如圖4系統(tǒng)框圖所示，兩個(gè)PDM源將一根公共數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)為一個(gè)接收器。系統(tǒng)主控生成一個(gè)可被兩個(gè)從設(shè)備使用的時(shí)鐘，這兩個(gè)從設(shè)備交替使用時(shí)鐘的邊緣，通過(guò)一根公共信號(hào)線將其數(shù)據(jù)輸出出去。

這些數(shù)據(jù)調(diào)制在一個(gè)64×速率上，從而形成一個(gè)通常為1到3.2 MHz的時(shí)鐘。音頻信號(hào)帶寬隨著時(shí)鐘頻率的增加而增加，因此，可以在系統(tǒng)中使用較低頻率的時(shí)鐘，從而抵消了為節(jié)省功耗而降低的帶寬。

基于PDM的架構(gòu)不同于I2S和TDM之處是，抽取濾波器是不在發(fā)送IC中，而是位于接收IC中。源輸出是原始的高采樣率調(diào)制數(shù)據(jù)，如Sigma-Delta調(diào)制器的輸出，而不是像I2S中那樣的抽取數(shù)據(jù)。基于PDM的架構(gòu)減少了源器件的復(fù)雜性，通常會(huì)利用已經(jīng)存在于編解碼器ADC中的抽取濾波器。

通過(guò)這種方法，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者不僅可以利用可能已被使用的音頻編解碼器， 也可以利用到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)連接對(duì)干擾不敏感的優(yōu)點(diǎn)。此外，通過(guò)使用面向編碼器或處理器制造的更精細(xì)硅工藝尺度，而不是用于話(huà)筒IC的工藝，就可以實(shí)現(xiàn)更高效的抽取濾波器。

編解碼器、DPS，和放大器擁有I2S端口很多年了，但直到現(xiàn)在，麥克風(fēng)等系統(tǒng)輸入設(shè)備還是模擬或PDM輸出。隨著數(shù)字接口進(jìn)一步靠近信號(hào)鏈的兩端，將需要新的IC來(lái)支持新的系統(tǒng)架構(gòu)。

擁有集成I2S接口的話(huà)筒(如Analog Devices公司的ADM441 MEMS話(huà)筒)使設(shè)計(jì)者很容易將該元件做到不容易使用PDM話(huà)筒的系統(tǒng)中，或不希望用模擬接口的系統(tǒng)中。只有少部分音頻編解碼器能接受PDM輸入，極少專(zhuān)門(mén)針對(duì)手機(jī)和平板電腦設(shè)計(jì)的處理器才能原生地接受這種類(lèi)型數(shù)據(jù)流。

在有些設(shè)計(jì)中，一只I2S輸出的話(huà)筒可以完全無(wú)需任何模擬前端電路，因此很多設(shè)計(jì)可能只有一只ADC和PGA，從而支持話(huà)筒對(duì)處理器的單個(gè)輸入。這樣一個(gè)系統(tǒng)的實(shí)例是一種帶數(shù)據(jù)發(fā)射器的無(wú)線話(huà)筒。無(wú)線傳輸SOC可能并沒(méi)有內(nèi)置ADC，因此采用一個(gè)I2S話(huà)筒，就能實(shí)現(xiàn)換能器與發(fā)射器之間的完全數(shù)字化連接。

I2S、TDM與PDM音頻接口各有其優(yōu)點(diǎn)與最適合的應(yīng)用。隨著更多音頻IC從模擬接口轉(zhuǎn)向數(shù)字接口，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者與架構(gòu)師們會(huì)需要了解哪種接口最適合于自己的特定設(shè)計(jì)。從話(huà)筒到DSP再到放大器，這樣一個(gè)數(shù)字信號(hào)鏈可以完全脫離開(kāi)PCB，而僅存在于音頻域中。