先了解不同接口的優(yōu)缺點(diǎn)而后選擇元件，這有利于更加合理地選擇元件，保證信號鏈的高效實(shí)現。

隨著(zhù)音頻集成電路轉向更精細的工藝尺度，要在相同一片高密度數字電路硅片上設計出高性能的模擬電路變得更為困難，集成的性?xún)r(jià)比減小。因此，音頻系統架構師正在將音頻信號鏈中的模擬部分進(jìn)一步推至輸出和輸入端，而相互間以數碼方式連接起來(lái)。
如圖1所示，傳統的音頻信號鏈中有麥克風(fēng)、前置放大器、模/數轉換器（ADC）、數/模轉換器(DAC)、輸出放大器，以及揚聲器，它們之間使用模擬信號連接。但是，由于模擬電路被推到了信號鏈的邊緣，信號鏈中各集成電路間將出現更多數字接口。DSP通常是數字連接，換能器、放大器一般而言只有模擬接口，但現在也正在包含數字接口的功能。
目前，集成電路設計人員正在將換能器內的ADC、DAC和調制器集成到信號鏈的另一端，這樣就不必在印刷電路板(PCB)上布放任何模擬音頻信號，并且減少了信號鏈中的器件數量。圖2給出了一個(gè)完整數字音頻信號鏈的例子。
數字音頻數據傳輸現在有許多標準。很多格式都可以用于在同一塊PCB上實(shí)現IC間的通信，如I2S（IC間音頻）、TDM（時(shí)分復用）和PDM（脈沖分時(shí)復用）等格式。其它音頻格式則主要面向不同印刷電路板之間通過(guò)電纜的數據連接，如S/PDIF和以太AVB。
本文的重點(diǎn)是IC之間數字音頻格式的區別與優(yōu)缺點(diǎn)。如選擇了數字接口不匹配的音頻組件，則會(huì )不必要地使系統設計變得更加復雜。了解不同接口的優(yōu)缺點(diǎn)后再選擇部件，有助于提高組件選擇效率和保證信號鏈的最高效實(shí)現。
IC之間音頻(12S)是用于集成電路之間音頻數據傳輸的最常見(jiàn)數字音頻格式。飛利浦半導體（即現在的恩智浦半導體）于1986年推出了12S標準。1996年對該格式進(jìn)行了修訂。該接口首次廣泛應用于CD播放器的設計,現在幾乎在涉及集成電路間數字音頻數據轉換的任何應用上都可以看到該接口。多數音頻ADC、DAC、DSP，與采樣速率轉換器，以及一些微控制器都帶有I2S接口。
一個(gè)I2S總線(xiàn)會(huì )使用三根信號線(xiàn)做數據傳輸：幀時(shí)鐘，位時(shí)鐘，以及數據線(xiàn)。接收IC、發(fā)送IC，甚至一個(gè)單獨的時(shí)鐘主控IC都可以生成兩個(gè)時(shí)鐘，這取決于系統架構(圖3)。帶有I2S端口的集成電路通�？梢栽O置為主模式或從模式。除非設計的信號鏈中使用了采樣率轉換器，否則系統通常會(huì )有單一的I2S主設備，以避免出現數據同步問(wèn)題。

對于這些信號，飛利浦標準中將字選擇命名為WS，時(shí)鐘命名為SCK，數據命名為SD，然而電路制造商似乎很少在自己的IC數據表中使用這些名稱(chēng)。字選擇另稱(chēng)為L(cháng)RCLK，表示“左/右時(shí)鐘”，而SCK則另稱(chēng)為BCLK，指位時(shí)鐘，或叫SCLK，即串行時(shí)鐘。
IC串行數據管腳的名稱(chēng)因不同的電路供應商而不同，甚至同一個(gè)供應商各產(chǎn)品間的命名也不同。據音頻IC數據表的一份快速調查顯示，SD信號也可以稱(chēng)為SDATA、SDIN、SDOUT、DACDAT、ADCDAT，或這些名稱(chēng)的其他變體，取決于數據管腳是輸入還是輸出。
I2S數據流能夠以一個(gè)典型位時(shí)鐘速率，攜帶一個(gè)或兩個(gè)通道的數據，典型的位時(shí)鐘率在512 kHz（對應8 kHz采樣速率）與12.288 MHz（為192 kHz采樣速率）之間。數據字的長(cháng)度通常是16、24，或32位。對于小于32位的數據字長(cháng)，幀長(cháng)度一般還是64位，沒(méi)有用到的位由發(fā)送IC驅動(dòng)至低電平。
有些IC僅支持每個(gè)立體聲音頻幀最大32位或48位時(shí)鐘的接口I2S，雖然很少見(jiàn)。如果使用這類(lèi)IC，系統設計人員就必須確保其連接另一端的設備也支持這些位時(shí)鐘率。

圖2 IC設計人員正在換能器中的ADC、DAC和調制器集成到信號鏈的另一端，從而無(wú)需在PCB板上布放模擬音頻信號，并減少了信號鏈上的器件數量。圖中是一個(gè)完整數字音頻信號鏈的例子。

盡管I2S是最常使用的格式，但也有其它相同三線(xiàn)結構的變體，如左對齊、右對齊和PCM模式。這些格式與I2S的區別在于幀中數據字的位置、時(shí)鐘的極性，或每個(gè)幀中位時(shí)鐘周期的數量。

TDM格式
有些IC支持使用一個(gè)公共時(shí)鐘的多路I2S數據輸入或輸出，但這樣的方法顯然會(huì )增加數據傳輸所需要的管腳數量。當同一個(gè)數據線(xiàn)上傳輸兩個(gè)以上通道的數據時(shí)，就要使用TDM格式。TDM數據流可以承載多達16通道的數據，并有一個(gè)類(lèi)似于I2S的數據/時(shí)鐘結構。
每個(gè)通道的數據都使用數據總線(xiàn)上的一個(gè)槽（Slot），其寬度相當于幀的1/N, 其中N是傳輸通道的數量。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數據，原因是較高的頻率會(huì )引起印刷電路板設計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，或單源驅動(dòng)多只器件的系統。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)公共的數據總線(xiàn)。該信源必須配置為在其適用通道期間才驅動(dòng)總線(xiàn)，而當其它器件在驅動(dòng)其它總線(xiàn)時(shí)，其驅動(dòng)器要置為三態(tài)。
TDM接口還沒(méi)出現類(lèi)似飛利浦I2S的其他標準，因此，很多IC都有著(zhù)自己略微不同的TDM實(shí)現方法。這些變化體現在時(shí)鐘極性、通道配置，以及閑置通道的三態(tài)化和驅動(dòng)上。當然，通常情況下不同IC是可以一起工作的，但系統設計者必須確保一個(gè)器件的輸出格式要符合另一只器件輸入端的預期

PDM數據連接
PDM數據連接在手機和平板電腦等便攜音頻應用上方面變得越來(lái)越普遍。PDM在尺寸受限應用中優(yōu)勢明顯，因為它可以將音頻信號的布放圍繞LCD顯示屏等高噪聲電路，而不必處理模擬音頻信號可能面臨的干擾問(wèn)題。
有了PDM，僅兩根信號線(xiàn)就可以傳輸兩個(gè)音頻通道。如圖4系統框圖所示，兩個(gè)PDM源將一根公共數據線(xiàn)驅動(dòng)為一個(gè)接收器。系統主控生成一個(gè)可被兩個(gè)從設備使用的時(shí)鐘，這兩個(gè)從設備交替使用時(shí)鐘的邊緣，通過(guò)一根公共信號線(xiàn)將其數據輸出出去。
這些數據調制在一個(gè)64×速率上，從而形成一個(gè)通常為1到3.2 MHz的時(shí)鐘。音頻信號帶寬隨著(zhù)時(shí)鐘頻率的增加而增加，因此，可以在系統中使用較低頻率的時(shí)鐘，從而抵消了為節省功耗而降低的帶寬。
基于PDM的架構不同于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制數據，如Sigma-Delta調制器的輸出，而不是像I2S中那樣的抽取數據�；�于PDM的架構減少了源器件的復雜性，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,系統設計者不僅可以利用可能已被使用的音頻編解碼器, 也可以利用到數字數據連接對干擾不敏感的優(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硅工藝尺度，而不是用于話(huà)筒IC的工藝，就可以實(shí)現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，但直到現在，麥克風(fēng)等系統輸入設備還是模擬或PDM輸出。隨著(zhù)數字接口進(jìn)一步靠近信號鏈的兩端，將需要新的IC來(lái)支持新的系統架構。
擁有集成I2S接口的話(huà)筒（如Analog Devices公司的ADM441 MEMS話(huà)筒）使設計者很容易將該元件做到不容易使用PDM話(huà)筒的系統中，或不希望用模擬接口的系統中。只有少部分音頻編解碼器能接受PDM輸入，極少專(zhuān)門(mén)針對手機和平板電腦設計的處理器才能原生地接受這種類(lèi)型數據流。
在有些設計中，一只I2S輸出的話(huà)筒可以完全無(wú)需任何模擬前端電路，因此很多設計可能只有一只ADC和PGA，從而支持話(huà)筒對處理器的單個(gè)輸入。這樣一個(gè)系統的實(shí)例是一種帶數據發(fā)射器的無(wú)線(xiàn)話(huà)筒。無(wú)線(xiàn)傳輸SOC可能并沒(méi)有內置ADC，因此采用一個(gè)I2S話(huà)筒，就能實(shí)現換能器與發(fā)射器之間的完全數字化連接。
I2S、TDM與PDM音頻接口各有其優(yōu)點(diǎn)與最適合的應用。隨著(zhù)更多音頻IC從模擬接口轉向數字接口，系統設計者與架構師們會(huì )需要了解哪種接口最適合于自己的特定設計。從話(huà)筒到DSP再到放大器，這樣一個(gè)數字信號鏈可以完全脫離開(kāi)PCB，而僅存在于音頻域中。