4. 音频硬件接口规范(I2S/PCM/TDM)

在 Android 音频 HAL 驱动适配中，理解数字音频接口的物理层与时序规范是基础。本章聚焦三种最常用的同步串行接口：I2S（Inter-IC Sound）、PCM（Pulse Code Modulation）和 TDM（Time Division Multiplexing）。掌握它们的协议细节、时序差异以及多通道配置方法，是正确编写 ALSA 驱动和 dts 节点的前提。

4.1 I2S 协议详解

I2S 由 Philips 公司制定，专用于数字音频设备间的数据传输。它使用三根主要信号线：

• BCLK（位时钟，Bit Clock）：每个脉冲对应一个数据位。
• LRCK（左右声道时钟，Left-Right Clock）：也称帧时钟（FS），频率等于采样率，高电平表示左声道，低电平表示右声道（或相反）。
• SD（串行数据，Serial Data）：以二进制补码形式传输音频样本。

I2S 标准时序要求数据在 BCLK 的下降沿变化，在上升沿被接收端采样。LRCK 在数据发送前一个 BCLK 周期切换，保证接收端能提前识别声道。

4.2 PCM 接口时序

PCM 接口与 I2S 类似，但通常用于语音通信（如蓝牙免提、蜂窝基带）。PCM 接口有四种主要信号：

• PCM_CLK：位时钟，频率通常为 512kHz、1.024MHz 或 2.048MHz。
• PCM_SYNC：帧同步信号，频率等于采样率（8kHz 语音常用）。
• PCM_DIN / PCM_DOUT：数据输入/输出。

4.3 TDM 多通道配置

TDM（时分复用）将多个音频通道的数据按时间片（时隙，Slot）在同一条数据线上传输。TDM 本质上是 PCM 接口的扩展，广泛应用于多麦克风阵列、多声道音频系统（如 8 通道 HDMI 或车载音响）。

在 Android 内核 ALSA 驱动中，TDM 配置通过 snd_soc_dai_set_tdm_slot() 函数设置：

/* 配置 TDM：8 时隙，每时隙 32bit，左对齐 */
int ret = snd_soc_dai_set_tdm_slot(codec_dai,
                                   0xFF,       /* tx_mask: 8 个时隙全使能 */
                                   0xFF,       /* rx_mask */
                                   8,          /* slots */
                                   32,         /* slot_width */
                                   0);         /* 0 = 左对齐, 1 = 右对齐 */
if (ret < 0) {
    dev_err(dev, "Failed to set TDM slot\n");
    return ret;
}

4.4 硬件连接图绘制

在 Android 音频 HAL 适配中，硬件连接图是驱动开发与硬件调试的桥梁。以下是一个典型的 SoC + Codec I2S/TDM 连接示例：

4.5 常见问题与调试方法