D. PETROVIĆ

1. mart 2023.

Povišen krvni pritisak, pojava tamnih pečata po licu, zakrvavljene oči, pojačan rast dlaka na licu, veliki očnjaci i izuzetno veliki nokti na rukama možda su simptomi nekog ko se pri punom mesecu pretvara u vukodlaka, ali su ujedno i simptomi pravog audiofila kad mu se pomene I2S. I2S je serijski interfejs, standard namenjen povezivanju digitalnih audio-uređaja koji je, sada već davne, 1986. godine, predstavila kompanija Philips. U vreme kada se pojavio izazvao je podsmehe, a mnogi audio-sladokusci ni dan-danas ne priznaju I2S audio-uređaj za uređaj vredan pažnje - samo i isključivo analogne sisteme. Ipak, progres čini svoje i današnji mobilni telefoni su, recimo, nezamislivi bez I2S interfejsa. I2S je tu, koristimo ga i red je da napišemo koji red o njemu, a nadamo se da će nas audiofili poštedeti. Bar do prvog punog meseca.

I2S, I²S ili IIS je skraćenica za Inter-IC Sound, to jest, zvuk među integralnim kolima i nema apsolutno nikakve veze sa I2C o kom smo ranije pisali (SK 9/2022, i.sk.rs/31469). Ako vam je lakše, posmatrajte I2C kao 2-wire, a I2S kao 3-wire interfejse. Komponente koje čine I2S rade samo u master režimu, ali ujedno rade i dvosmerno. Linije se označavaju sa TX i RX za predajnik i prijemnik. Svaki od podataka za TX i RX čini nezavisne protoke podataka. Svaki uzorak za levi ili desni kanal mora da sadrži minimum bajtova da bi se uzorak uopšte poslao.

I2S šalje modulaciju puls-kôda (PCM) audio-podataka sa kontrolera ka cilju. Za to koristi tri linije, bit clock, word select i data line. Bit clock se najčešće označava sa SCK (continuous serial clock), ali i BCLK (bit clock). Frekvencija na ovoj liniji određuje se koristeći prostu formulu Frequency = Sample Rate × Bits × broj kanala. Što je veći broj uzoraka prema frekvenciji, bolji je kvalitet zvuka. Word select se koristi da odredi kom stereo kanalu, levom ili desnom, će se podaci poslati i označava se sa WS. Može se još naći pod oznakom LRCLK (left-right clock) ili FS (frame sync). Može da ima vrednost „0” za levi kanal ili „1” za desni kanal. Serial Data Line se označava sa SD, ali može da ima i druge nazive poput SDATA, SDIN, SDOUT, DACDAT i ADSDAT.

I2S mreža može da ima nekoliko oblika. Obično je predajnik ujedno i master, mada i prijemnik može da bude master. U nekim slučajevima, kontroler kao master može da upravlja i predajnikom i prijemnikom. U prva dva slučaja, SCK i WS linije kontroliše master, bez obzira na to ko ima tu ulogu. Kod trećeg primera, master kontroliše samo SCK i WS. SD linija je nezavisna u odnosu na master između predajnika i prijemnika. Bitno je napomenuti da može da postoji samo jedan master, a master može biti bilo ko i njegova uloga je, između ostalog, i da generiše Clock signal.

Postoje neki nedostaci (čuj, neki, rekli bi audiofili) u vezi sa I2S. Recimo, interfejs nije predviđen za prenos podataka kroz kablove, namenjen je za komunikaciju između integralnih kola na samoj PCB. Ne postoji detekcija grešaka u prenosu, a greške se mogu pojaviti prilikom dekodovanja podataka. Takođe, mogu se pojaviti problemi u sinhronizaciji pri većim data rate i frekventnim uzorcima.

Arduino sistem, naravno, podržava I2S standard i postoji namenska biblioteka za to (I2S.h). Stvar je u tome što je reč o podršci za I2S hardverski deo samog mikrokontrolera. Recimo, Atmega328p na Unu nema hardverski I2S, nema ni, recimo, ESP8266. Ukoliko se odlučite za I2S prilikom odabira mikrokontrolera, treba se posavetovati sa tehničkom dokumentacijom. Izbor može biti Arduino Zero, MKR1000, ili ESP32, možda neki od STM32. O primerima će biti reči u narednom broju, kada ćemo pokušati da napravimo neki audio-sistem sa mikrofonom i zvučnikom. Do tada, pozabavite se sa ISD1820 iz sledećeg teksta.