PDM 、I2S 音频协议转换技术手册

一、PDM 转 I2S 原理

PDM 1bit 高速流 → 低通滤波 + 抽取降频 → 16bit PCM 数据 → I2S 时序封装输出。

1、主控输出 PDM_CLK 时钟，驱动数字硅麦；

2、硅麦输出 PDM_DATA 单比特音频流；

3、主控采集 PDM 数据（硬件接口/SPI+DMA）；

4、滤波+抽取，将 PDM 转为 PCM；

5、PCM 数据通过 I2S 模块输出至后端音频设备。

二、硬件转码方法

选择带原生 PDM 外设的主控，无需额外外设主控内置。PDM 硬件模块 + 硬件 CIC 滤波 /抽取，无需编写滤波算法，直接将 PDM 转为 PCM 后送入 I2S 模块输出。

三、软件转码方法

通过 SPI+DMA 采集 PDM 原始数据，移植通用滤波库（如 OpenPDMFilter/CIC 滤波）完成PDM→PCM 转换，再送入 I2S 模块输出，适配所有无原生 PDM 的主控。

四、部分主控 PDM 转 I2S 方案

STM32 系列（F4/F7/G4/H7/L4/U5）

硬件转换（带 DFSDM/PDM 原生外设）

硬件接线

1.硅麦 CLK → STM32 PDM_CLK/DFSDM_CKIN 引脚；

2.硅麦 DATA → STM32 PDM_DATA/DFSDM_DATAIN 引脚；

3.STM32 I2S_BCLK/LRCK/SDO → DAC/功放对应引脚。

软件步骤（STM32CubeIDE）

1.开启 PDM/DFSDM、I2S、DMA 外设，配置系统时钟（HSE→168MHz）；

2.PDM 配置：Mode=Slave Receiver，CLK=3.072MHz，启用硬件抽取（64）、16bit PCM；

3.I2S 配置：Mode=Master Transmitter，Philips 标准，48kHz、16bit；

4.DMA 配置：PDM 接收、I2S 发送均设为循环模式；

5.运行代码，启动 PDM DMA 接收、I2S DMA 发送，硬件自动完成转换。

软件转换（无原生 PDM，SPI+DMA+OpenPDMFilter）

硬件接线

1.硅麦 CLK → STM32 SPI_SCK 引脚；

2.硅麦 DATA → STM32 SPI_MISO 引脚；

3.3.STM32 I2S_BCLK/LRCK/SDO → DAC/功放对应引脚

软件步骤

1.SPI 配置：主机模式 0（CPOL=0、CPHA=0），CLK=3.072MHz，开启 SPI_RX DMA 循环采集；

2.初始化 OpenPDMFilter 库（抽取 64、增益 6dB）；

3.SPI DMA 接收完成中断中，调用 OpenPDMFilter_Process() 完成 PDM→PCM 转换；

4.将 PCM 数据送入 I2S DMA 缓冲区，启动 I2S 发送，循环执行。

参考文档：Interfacing PDM digital microphones using STM32 MCUs and MPUs - Application note

昂瑞微 6627C/6629C 系列-硬件转换（原生 PDM+I2S）

硬件连接：

硅麦 CLK → 6627C/6629C PDM_CLK 专用引脚；

硅麦 DATA → 6627C/6629C PDM_DATA 专用引脚（以 LMD2718T 数字硅麦为适配基准）；

主控 I2S_BCLK/LRCK/SDO → 后端音频模块，关闭模拟 MIC 通路。

软件步骤（NonRTOS SDK）

1、通过宏定义开启硬件外设、配置中断优先级，绑定音频驱动函数接口，开启 UART 日志 （921600 波特率）用于数据输出和调试。

2、宏定义配置→驱动接口调用→日志开启→硬件测试→串口数据抓取→PCM 格式转码，全 程基于厂商提供的驱动文件和工程模板，无额外滤波库移植，适配性强。

3、最终可将采集的 PDM 数据转为 Signed 16bit PCM、小端、单声道标准音频格式，直接 用于音频设备解码。

参考文档：https://bbs.onmicro.com.cn/6627x_6629x/669.html

炬芯（ATS283x/ATS360x 系列，ATS2833/ATS3607）

硬件转换（原生 PDM，推荐）

硬件接线

硅麦 CLK → 炬芯 PDM_CLK 引脚；

硅麦 DATA → 炬芯 PDM_DATA 引脚；

炬芯 I2S 引脚 → DAC/功放对应引脚。

软件步骤（炬芯 SDK）

在设备树中配置 PDM、I2S 引脚映射；

初始化 PDM：CLK=3.072MHz，抽取 64，单/双声道；

初始化 I2S：主模式，48kHz、16bit，Philips 标准；

调用 audio_route_set(PDM_SRC, I2S_DST)，绑定音频链路；

启动 PDM 采集和 I2S 发送，硬件自动完成转换。