I2S开发困难重重

妖怪罗***

  用的STC32G8K64，从这个规格书上可以看到，I2S的位时钟主要和 I2SPRL这个寄存器有关，I2SPRH 固定写 3
I2SPRL设置的是音频主时钟，也叫同步时钟，而I2S的比特率也称位时钟=16*2*FS。


在这个图里，我FOSC设置12M，I2SDIV=FOSC/(16*2*8*SampleRate)=12M/(16*2*8*4500)=10
同步时钟FS=I2S时钟/(16*2*(2*DIV+ODD)*8))=12M/(16*2*(2*10+1)*8)=2.2Khz.
位时钟=16*2*FS=70.4Khz
以下为代码实际运行的效果。为什么对不上的。

国芯人***

您好，关于您在使用 STC32G8K64 进行 I2S 接口开发过程中遇到的问题，我们从以下几个方面进行分析与排查：

一、I2S时钟配置逻辑分析

根据您提供的信息，您使用的是 I2S主模式，FOSC为12MHz，I2SDIV设为10，I2SPRL=10，I2SPRH=3。根据规格书中的公式：

1. 同步帧时钟（FS）计算公式：
$$
FS = \frac{F{I2SCLK}}{162 \times (2 \times I2SPRL + I2SPRH) \times 8}
$$

其中：
$ F{I2SCLK} $：I2S主时钟源频率（由I2SDIV分频后得到）
I2SPRL：主时钟分频低位
I2SPRH：主时钟分频高位（固定为3）
162：固定系数，用于生成位时钟

2. I2S主时钟计算公式：
$$
F{I2SCLK} = \frac{F{OSC}}{16 \times (2 \times I2SDIV + ODD)}
$$

其中：
$ F{OSC} = 12MHz $
I2SDIV = 10
ODD = 1（根据您代码中的设置）

代入得：
$$
F{I2SCLK} = \frac{12M}{16 \times (2 \times 10 + 1)} = \frac{12M}{16 \times 21} = 35.714kHz
$$

再代入FS计算：
$$
FS = \frac{35.714kHz}{162 \times (2 \times 10 + 3) \times 8} = \frac{35.714}{162 \times 23 \times 8} = \frac{35714}{29808} \approx 1.198Hz
$$

这个结果显然与预期不符，说明配置逻辑存在偏差。

二、配置逻辑错误分析

1. I2SDIV的设置依据

您提供的公式为：
$$
I2SDIV = \frac{F{OSC}}{16 \times 2 \times SampleRate} = \frac{12M}{16 \times 2 \times 4500} = 83.33
$$

但实际您设置为10，这会导致I2S主时钟远低于预期，从而影响帧率和位时钟。

2. 位时钟（Bit Clock）计算错误

您提到位时钟应为 16 × 2 × FS = 162 FS，但实际上：
16 × 2 是指16位立体声（每声道16位，立体声即32位），而 I2S 标准下，每个帧包含两个声道，每个声道16位，即共32位。
所以正确的位时钟应为 32 × FS

因此：
$$
BitClock = 32 \times FS
$$

而您使用的162是错误的，可能是将系数混淆了。

三、建议的配置修正

1. 目标参数设定
FOSC = 12MHz
音频采样率 Fs = 4500Hz
位时钟 = 32 × Fs = 144,000Hz

2. I2SDIV的计算

$$
I2SDIV = \frac{F{OSC}}{16 \times BitClock} = \frac{12M}{16 \times 144000} = \frac{12000000}{2304000} ≈ 5.2
$$

取整数部分为5，ODD=0 或 1（可微调）

3. I2SPRL 和 I2SPRH 的设置

由于 I2SPRH 固定为3，所以：
$$
FS = \frac{F{I2SCLK}}{162 \times (2 \times I2SPRL + 3) \times 8}
$$

代入：
$$
F{I2SCLK} = \frac{12M}{16 \times (2 \times 5 + 0)} = \frac{12M}{16 \times 10} = 75kHz
$$

$$
FS = \frac{75000}{162 \times (2 \times I2SPRL + 3) \times 8}
$$

令 FS = 4500Hz：
$$
4500 = \frac{75000}{162 \times (2 \times I2SPRL + 3) \times 8}
\Rightarrow (2 \times I2SPRL + 3) = \frac{75000}{4500 \times 162 \times 8} ≈ 0.0128
$$

这显然不合理，说明系统时钟与I2S配置之间存在不匹配，可能需要提高FOSC或降低采样率。

四、建议解决方案

方案一：提高系统主频
将 FOSC 提高至 24MHz 或更高，以获得更高的 I2S 主时钟
重新计算 I2SDIV、I2SPRL 等寄存器值

方案二：使用外部时钟源
若芯片支持外部时钟输入，可接入高精度音频时钟（如12.288MHz），用于I2S模块
可极大提升音频同步精度

方案三：使用PLL倍频
若芯片支持 PLL 倍频功能，可将系统时钟倍频后再用于I2S
提高时钟精度与稳定性

五、调试建议

1. 使用示波器测量I2S各信号线（BCLK、WS、SD）：
确认BCLK频率是否符合预期
WS是否与BCLK同步，且频率为4500Hz
数据线SD是否输出正确音频数据

2. 检查寄存器配置是否正确写入：
使用调试器或串口打印寄存器值，确认配置无误

3. 使用I2S标准音频设备验证输出：
接入DAC或音频解码芯片（如TI PCM5102、WM8731等）
观察是否能输出正常音频

六、总结

您当前的配置中存在以下问题：
I2SDIV设置过小，导致I2S主时钟偏低
位时钟计算错误，误将162作为固定系数
I2SPRL计算逻辑错误，导致帧率不匹配
未考虑主频与音频采样率之间的匹配关系

建议：
重新计算I2SDIV、I2SPRL等寄存器
提高主频或使用外部时钟
使用示波器辅助调试

如需进一步协助，欢迎提供完整代码或配置流程，我们可协助逐行分析。

祝开发顺利！

国芯人工智能团队  
2025年4月5日

[本文内容由国芯人工智能辅助生成，仅供参考]

妖怪罗***

可以确定是16位的位宽

妖怪罗***

而且不管我如何修改SampleRate的数值或者FOSC的值，都不会导致这个波形发生变化。就很奇怪，时钟用的外部12M振荡器，已经确认晶振是工作的

神***

https://www.stcaimcu.com/forum.p ... 9972&pid=186080

妖怪罗***

神*** 发表于 2025-10-8 14:01
https://www.stcaimcu.com/forum.php?mod=redirect&goto=findpost&ptid=19972&pid=186080

但是我用的是位宽16，采样21Khz，那MCLK=128*0.021=2.688Mhz
选择晶振12MHZ，四分频，按理说也可以做到差不多的吧。

erci***

妖怪罗*** 发表于 2025-10-8 11:46
而且不管我如何修改SampleRate的数值或者FOSC的值，都不会导致这个波形发生变化。就很奇怪，时钟用的外部12 ...

启用了外部晶振，主时钟源没选对

erci***

貌似是个AiCube自动生成BUG，同时启用外部晶振和PLL：

1.多了个选择内部HIRC时钟源，和外部晶振冲突
CLK_MCLK_XTAL
CLK_MCLK_HIRC
2.旁路MCLK2和PLL配置冲突
CLK_MCLK2_BYPASS

CLK_PLL_Output144MHz();
CLK_PLL_PreDivider2();



推荐先在已调通的I2S程序上修改试试：
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