Sonido Inter-IC (I²S)
Por otro lado, el protocolo I²S, que surgió originalmente a mediados de la década de 1980, es otra opción de interfaz popular, aunque solo recientemente se está integrando más en dispositivos más pequeños, como en micrófonos MEMS.
Si bien el nombre invoca una relación con los protocolos I²C, la similitud es pura coincidencia. Al igual que con PDM, es una interfaz de doble canal, pero ahí es donde termina la similitud.
El protocolo I²S es un protocolo serie de tres hilos con reloj, datos y línea de «selección de palabra». En este caso, “selección de palabra” indica el canal, derecho o izquierdo, con el que están asociados los datos que se están transmitiendo actualmente. A diferencia de PDM, I²S es una señal totalmente digital que no necesita codificarse ni decodificarse. No existe una velocidad de transmisión de datos requerida universalmente, sin embargo, la velocidad mínima depende de los datos que se transmiten y su precisión. Si la frecuencia de muestreo de audio es el estándar de la industria de 44,1 kHz con 8 bits de precisión, entonces un canal mono necesitará una velocidad de reloj de al menos 352,8 kHz. Una aplicación estéreo sería el doble que a 705,6 kHz y cualquier cambio en la precisión también cambiará el ancho de banda mínimo de transmisión.
Frecuencia de muestreo x Precisión de datos x Número de canal = Ancho de banda
44.100 Hz x 8 bit x 2 canales = 705.600 Hz
Mientras que PDM exige un códec externo para reducir su frecuencia de muestreo, I²S utiliza un códec interno a través de su filtro integrado. Por lo tanto, la tasa de datos de la señal de audio ya está en un nivel aceptable cuando llega al DSP. Esto elimina la necesidad de componentes adicionales dentro del diseño para procesar o acondicionar los datos de audio capturados. En base a esto, es probable que I²S sea el mejor camino para seguir en relación con los productos sensibles al precio, que son totalmente autónomos y donde el funcionamiento con batería de bajo consumo es un requisito previo. Esto será igualmente válido si el producto en el que se integran necesita ser lo más compacto posible (vestibles, equipos de mano, etc.).
Por último, al comparar los requisitos de recursos de PDM e I²S, es importante tener en cuenta si ya hay capacidades de DSP integradas en el diseño. Si es así, las tres líneas de señal y el mayor consumo de energía de un dispositivo I2S pueden requerir más recursos que un dispositivo PDM que puede utilizar las capacidades DSP ya disponibles en la placa.
Idoneidad de la interfaz para diferentes aplicaciones
La mejor inmunidad al ruido y la tolerancia a errores de bits que ofrece PDM pueden hacer que esto sea atractivo para muchas aplicaciones donde la calidad de audio es una prioridad. Por el contrario, la facilidad de instalación, la huella general reducida y la menor cantidad de componentes que permite I²S tendrán méritos en situaciones en las que el tamaño del producto o su precio resulten estar entre las principales preocupaciones.
También se debe tener en cuenta que la interfaz I²S brindará una mejor integridad de la señal en distancias más largas, por lo que también puede ser aplicable para implementaciones en las que el micrófono y el circuito de procesamiento no pueden estar cerca uno del otro en la placa. Sin embargo, esto no puede llevarse al extremo, ya que I²S no se diseñó específicamente para la transmisión por cables u otros dispositivos de transmisión, y muchos dispositivos no tendrán la adaptación de impedancia adecuada. Se requerirá más investigación sobre las partes disponibles, las demandas de la aplicación y las tasas de datos esperadas, caso por caso.
Conclusión del artículo divulgativo
Los micrófonos MEMS se están volviendo comunes en el diseño electrónico moderno, y tener una interfaz óptima es fundamental.
Hay numerosos factores que deberán tenerse en cuenta al decidir qué interfaz se optimizará para su escenario de aplicación particular. PDM puede ser la opción ideal en entornos de aplicaciones desafiantes, gracias a su resistencia inherente al ruido. Por el contrario, el uso de I²S permite que una entrada se conecte directamente a su DSP u otros dispositivos procesadores y/o controladores sin complicaciones adicionales.
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