ما هو بروتوكول الاتصالات I2S؟
I2S واجهة الصوت بين الدوائر المتكاملة هو بروتوكول اتصال رقمي متزامن ومتسلسل يُستخدم لنقل البيانات الصوتية الرقمية بين الأجهزة مثل المتحكمات الدقيقة، وبرامج ترميز الصوت، ومعالجات الإشارات الرقمية يتميز هذا البروتوكول بتوفير وسيلة فعّالة وبسيطة لنقل الصوت عالي الجودة بين الأجهزة
نظرة عامة على I2S
نوع الاتصال متزامن Synchronous
الغرض الأساسي نقل الصوت الرقمي بجودة عالية
الاستخدامات الشائعة تصميم أنظمة صوتية، الهواتف الذكية، مكبرات الصوت الذكية، ومعالجات الإشارات
يستخدم البروتوكول ثلاث إشارات رئيسية
1 إشارة الساعة SCK مزامنة نقل البيانات بين الأجهزة
2 إشارة اختيار القناة WS لتحديد البيانات المرسلة سواء كانت تخص القناة اليمنى أو اليسرى
3 خط البيانات SD يتم من خلاله إرسال البيانات الصوتية بت بت
كيف يعمل I2S؟
تعتمد بنية I2S على نموذج وحدة تحكمجهاز ControllerDevice
وحدة التحكم Controller مسؤولة عن توليد إشارات الساعة وإشارة اختيار القناة كما تتحكم في إرسال البيانات
الأجهزة Devices تعمل كمتلقين أو مرسلين حسب الحاجة
إرسال البيانات
يتم إرسال البيانات في شكل تسلسلي بت بت مع مزامنة دقيقة عبر إشارة الساعة
تبدأ البيانات دائمًا بأهم بت MSB Most Significant Bit لتسهيل قراءة المستقبل
آلية العمل
يتم إرسال البيانات الصوتية باستمرار دون الحاجة إلى إطارات ذات حجم ثابت
كل انتقال في إشارة الساعة يمثل نقل بت واحد من البيانات
القنوات الصوتية
عندما تكون إشارة اختيار القناة WS منخفضة، تكون البيانات تخص القناة اليسرى
عندما تكون WS مرتفعة، تكون البيانات تخص القناة اليمنى
المرونة في I2S
عدم وجود حدود على طول الإطارات يمكن للمرسل إرسال أي عدد من البتات في كل عملية إرسال
التردد لا يحدد البروتوكول ترددًا معينًا للساعة، مما يتيح مرونة كبيرة في التصميم
كفاءة الاستخدام يتم استخدام كل دورة للساعة لنقل البيانات، مما يقلل من الهدر
الخصائص المميزة لـ I2S
1 بساطة الإعداد المادي
يتطلب البروتوكول فقط ثلاث إشارات SCK، WS، وSD
هذا يجعل التوصيل المادي بين الأجهزة مباشرًا وسهل التنفيذ
2 مرونة في نقل البيانات
لا توجد قيود صارمة على حجم الإطارات أو طول الرسائل
3 التزامن الفائق
إشارة الساعة تضمن مزامنة دقيقة بين المرسل والمستقبل
الاستخدامات الشائعة
نقل الصوت الرقمي عالي الجودة مثل الصوت المستخدم في أنظمة الترفيه المنزلية
التطبيقات الصناعية حيث تتطلب معالجة الإشارات الصوتية الرقمية
مشاريع الهواة يمكن للهواة دمج I2S في مشاريعهم الصوتية باستخدام لوحات التطوير التي تدعم هذا البروتوكول
لماذا يعتبر I2S مميزًا؟
على الرغم من كونه أقل شيوعًا مقارنة بـ I2C، إلا أن I2S يُعتبر بروتوكولًا بسيطًا وفعّالًا، مما يجعله مثاليًا لنقل الصوت الرقمي دون تعقيدات إضافية تصميمه يعتمد على الكفاءة في استخدام الموارد وإتاحة مرونة عالية في التطبيقات الصوتية
خلاصة
I2S هو بروتوكول اتصال مثالي لنقل البيانات الصوتية الرقمية بجودة عالية، يعتمد على بنية بسيطة ومتزامنة بفضل تعريفه الواضح ومرونته، يمكن دمجه بسهولة في تصميمات الأنظمة الصوتية سواء كانت للهواة أو للتطبيقات التجارية