Adafruit I2S MEMS 마이크 브레이크아웃 - SPH0645LM4H

 

설명

 

이 좋은 소식을 들어보세요 - 이제 초소형 I2S MEMS 마이크를 위한 브레이크아웃 보드가 출시되었습니다. '클래식' 일렉트릿 마이크와 마찬가지로 MEMS 마이크는 소리를 감지하고 전압으로 변환할 수 있지만 훨씬 더 작고 얇습니다. 이 마이크는 아날로그 출력도 없고 순전히 디지털 방식입니다. I2S는 약 50Hz~15KHz 범위의 작고 저렴한 MEMS 마이크로, 거의 모든 일반적인 오디오 녹음/감지에 적합합니다.

 

많은 마이크로컨트롤러의 경우 아날로그 마이크 브레이크아웃 중 하나를 사용하여 오디오 입력을 쉽게 추가할 수 있습니다. 하지만 더 크고 성능이 좋은 마이크로컨트롤러와 마이크로컴퓨터로 갈수록 아날로그 입력이 항상 있는 것은 아니거나 아날로그 마이크 시스템에서 발생할 수 있는 노이즈를 피하고 싶을 수도 있습니다. 8비트 마이크로를 지나면 디지털 오디오 데이터를 입력할 수 있는 I2S 주변기기를 종종 발견할 수 있습니다! 바로 이 I2S 마이크 브레이크아웃이 등장합니다.

 

아날로그 출력 대신 3개의 디지털 핀이 있습니다: 시계, 데이터, 좌/우(단어 선택) 시계입니다. 마이크로 컨트롤러/컴퓨터에 연결하면 'I2S 컨트롤러'가 클록과 워드 선택 핀을 고주파로 구동하고 마이크에서 데이터를 읽어들입니다. 아날로그 변환이 필요 없습니다!

 

마이크는 단일 모노 요소입니다. 선택 핀을 전원 또는 접지에 연결하여 왼쪽 또는 오른쪽 채널에 사용할지 여부를 선택할 수 있습니다. 스테레오가 필요하다면 두 개의 마이크를 선택하세요! 시계, WS, 데이터 리를 공유하여 스테레오로 설정할 수 있습니다. 

 

코드, 라이브러리, 배선 예제, CAD 파일, 프리징 등을 보려면 가이드를 확인하세요! 

 

I2S Interface 설명

I²S(Inter-IC Sound)는 디지털 오디오 데이터를 전송하기 위해 설계된 직렬 버스 인터페이스 표준입니다. 주로 오디오 장치 간의 통신에 사용되며, CD 플레이어, DAC(디지털-아날로그 변환기), ADC(아날로그-디지털 변환기), DSP(디지털 신호 처리기) 등에서 널리 활용됩니다. I²S는 Philips(현재 NXP Semiconductors)에서 개발했으며, 간단하고 효율적인 오디오 데이터 전송을 위해 설계되었습니다.

I²S 인터페이스의 주요 신호 라인
I²S는 일반적으로 세 가지 주요 신호 라인으로 구성됩니다:

1. SCK (Serial Clock, Bit Clock):
   - 오디오 데이터의 각 비트를 동기화하기 위한 클럭 신호입니다.
   - 주파수는 샘플링 레이트와 비트 깊이에 따라 결정됩니다. 예를 들어, 44.1kHz 샘플링 레이트와 16비트 데이터의 경우 SCK 주파수는 44.1kHz * 16 * 2 = 1.4112MHz입니다 (스테레오 데이터이므로 2를 곱함).

2. WS (Word Select, Left/Right Clock):
   - 스테레오 오디오에서 왼쪽(L) 채널과 오른쪽(R) 채널을 구분하는 신호입니다.
   - WS가 LOW일 때는 왼쪽 채널, HIGH일 때는 오른쪽 채널을 나타냅니다.
   - WS의 주파수는 샘플링 레이트와 동일합니다 (예: 44.1kHz).

3. SD (Serial Data):
   - 실제 오디오 데이터가 전송되는 라인입니다.
   - 데이터는 MSB(Most Significant Bit)부터 LSB(Least Significant Bit) 순으로 전송됩니다.

I²S 데이터 형식
I²S는 오디오 데이터를 전송할 때 다음과 같은 형식을 사용합니다:
- 데이터는 2의 보수 형식으로 표현됩니다.
- 각 샘플은 16비트, 24비트, 32비트 등 다양한 비트 깊이로 전송될 수 있습니다.
- 스테레오 데이터의 경우, 왼쪽 채널과 오른쪽 채널이 번갈아가며 전송됩니다.

I²S의 장점
- 단순성: 간단한 신호 라인으로 구성되어 있어 구현이 쉽습니다.
- 효율성: 오디오 데이터 전송에 최적화되어 있어 고품질 오디오 전송이 가능합니다.
- 유연성: 다양한 샘플링 레이트와 비트 깊이를 지원합니다.

I²S의 활용
I²S는 다양한 오디오 장치에서 사용됩니다:
- DAC/ADC: 디지털 오디오 신호를 아날로그로 변환하거나 그 반대의 작업을 수행할 때 I²S를 사용합니다.
- 디지털 오디오 프로세서: DSP에서 오디오 데이터를 처리하고 전송할 때 I²S 인터페이스를 활용합니다.
- 오디오 코덱: 오디오 신호를 인코딩 및 디코딩하는 코덱 칩에서 I²S를 사용합니다.

I²S와 I²C의 차이
I²S와 I²C는 이름이 비슷하지만 전혀 다른 용도로 사용됩니다:
- **I²S**: 오디오 데이터 전송에 특화된 인터페이스입니다.
- **I²C**: 저속의 제어 신호를 전송하기 위한 인터페이스로, 오디오 데이터 전송에는 적합하지 않습니다.

결론
I²S는 디지털 오디오 데이터를 효율적으로 전송하기 위한 표준 인터페이스로, 간단한 구조와 높은 유연성으로 다양한 오디오 애플리케이션에서 널리 사용되고 있습니다. 오디오 시스템 설계 시 I²S를 이해하고 활용하면 고품질 오디오 전송을 구현할 수 있습니다.