硬件基础知识（14）
智能硬件设计，I2S、PDM、TDM选什么音频接口？
在智能硬件和物联网产品设计中，经常遇到声音的传输。本文主要讲一下最常用的音频接口，以及使用场景。
主要分类：模拟、数字（I2S、PCM、PDM、TDM）
模拟音频，就是功放输出的，驱动音箱和喇叭的音频。模拟麦克风采样回来的数据也是模拟音频。通常会有单端或差分两种信号。
数字音频，不能直接驱动喇叭，必须要通过DAC转换成模拟音频，才能发出声音来。数字音频的接口比较多，目前较为通用的是I2S、PCM、PDM和TDM接口。
什么时候用模拟的？
在智能硬件产品中，模拟音频主要用在：喇叭播放声音、Line-in外接音源、麦克风输入等。设备外的音频传输一般使用模拟信号。
通常看到的音频波形，都是模拟音频，能够和声音实际的波动完全对应起来。
当前有不少音频产品使用D类音频功放，输出波形看起来是方波，但实际上还是属于模拟音频类型的。是高频载波叠加的模拟音频的波形，经过LC滤波之后能够还原成模拟音频波形。
如下图，下半部分是D类功放输出的方波状的音频信号，上半部分的正玄波是还原出来的模拟音频波形。
↑图.D类功放输出的方波状的模拟音频信号
什么时候用数字接口？
智能硬件产品的设备内音频传输，采用I2S、PCM、TDM、PDM等数字接口。
I2S速度快，专门用于传音乐。
从MCU往Codec传音乐数据，一般使用I2S。包含主时钟、左右声道时钟、正反两根数据线。
如下图的I2S接口的时序，最典型的特征是LRCLK，用于区分左右声道的时钟。
↑图.I2S接口的时序
PCM/TDM，主要用来传语音
这里讲的PCM不是PCM编码，而是PCM接口。和I2S差不多，也是4根线，通常用于AP处理器和通信MODEM之间传输语音数据（就是双向打电话的数据）。
AP处理器和蓝牙之间也是通过PCM来传输语音数据，打电话的蓝牙数据走的是PCM，放音乐的蓝牙数据走的是串口（不是PCM）。
I2S只能传2个声道的数据，PCM可以传多达16路数据，采用时分复用的方式，就是TDM。像现在最流行的语音智能音箱的7麦克风矩阵，一般都是用TDM来传的数据，同时可以传输7路麦克风输入和3路以上的音频反馈信号。
如下图是某智能音箱，7个麦克风通过5个ADC，接入一组TDM接口上，传输给AP处理器。
↑图.某智能音箱TDM接口（局部）
PDM，只有2根线，传音乐，编码方式和I2S不同。
很多数字麦克风使用的PDM接口，有数据和时钟两根线。PDM接口和I2S最大的区别是编码方式不同。
↑图.PDM和I2S接口的数字麦克风
其他数字接口：USB
除了上述几个，在很多外接的音频模块上，用的是USB音频。
像科大讯飞的多mic降噪模块，用的就是usb接口，方便调试。
但是万变不离其宗，不管用的什么接口，传输的都是PCM或者PDM编码的数字音频。
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图.D类功放输出的方波状的模拟音频信号
什么时候用数字接口？
智能硬件产品的设备内音频传输，采用I2S、PCM、TDM、PDM等数字接口。
I2S速度快，专门用于传音乐。
从MCU往Codec传音乐数据，一般使用I2S。包含主时钟、左右声道时钟、正反两根数据线。
如下图的I2S接口的时序，最典型的特征是LRCLK，用于区分左右声道的时钟。
↑图.I2S接口的时序
PCM/TDM，主要用来传语音
这里讲的PCM不是PCM编码，而是PCM接口。和I2S差不多，也是4根线，通常用于AP处理器和通信MODEM之间传输语音数据（就是双向打电话的数据）。
AP处理器和蓝牙之间也是通过PCM来传输语音数据，打电话的蓝牙数据走的是PCM，放音乐的蓝牙数据走的是串口（不是PCM）。
I2S只能传2个声道的数据，PCM可以传多达16路数据，采用时分复用的方式，就是TDM。像现在最流行的语音智能音箱的7麦克风矩阵，一般都是用TDM来传的数据，同时可以传输7路麦克风输入和3路以上的音频反馈信号。
如下图是某智能音箱，7个麦克风通过5个ADC，接入一组TDM接口上，传输给AP处理器。
↑图.某智能音箱TDM接口（局部）
PDM，只有2根线，传音乐，编码方式和I2S不同。
很多数字麦克风使用的PDM接口，有数据和时钟两根线。PDM接口和I2S最大的区别是编码方式不同。
↑图.PDM和I2S接口的数字麦克风
其他数字接口：USB
除了上述几个，在很多外接的音频模块上，用的是USB音频。
像科大讯飞的多mic降噪模块，用的就是usb接口，方便调试。
但是万变不离其宗，不管用的什么接口，传输的都是PCM或者PDM编码的数字音频。