S/PDIF總線協議

S/PDIF基本上是以AES/EBU(也稱為AES3)專業用數字接口為參考然后做了一些小變動而成的家用版本，可以使用成本比較低的硬件來實現數字訊號傳輸。為了定制一個統一的接口規格，在現今以IEC 60958標準規范來囊括取代AES/EBU與S/PDIF規范，而IEC 60958定義了三種主要型態：

• IEC 60958 TYPE 1 Balanced ─ 三線式傳輸，使用110 Ohm阻抗的線材以及XLR接頭，使用于專業場合
• IEC 60958 TYPE 2 Unbalanced ─ 使用75 Ohm阻抗的銅軸線以及RCA接頭，使用于一般家用場合
• IEC 60958 TYPE 2 Optical ─ 使用光纖傳輸以及F05光纖接頭，也是使用于一般家用場合

事實上，IEC 60958有時會簡稱為IEC958，而IEC 60958 TYPE 1即為AES/EBU(或著稱為AES3)接口，而IEC 60958 TYPE 2即為S/PDIF接口，而雖然在IEC 60958 TYPE 2的接頭規范里是使用RCA或著光纖接頭，不過近年來一些使用S/PDIF的專業器材改用BNC接頭搭配上75 Ohm的同軸線以得到比較好的傳輸質量，下表為AES/EBU與S/PDIF的比較表。

IEC958使用的編碼方法

IEC958在傳輸數據時使用雙相符號編碼(Biphase Mark Code)，簡稱BMC，屬于一種相位調制(phase modulation)的編碼方法，是將時鐘訊號和數據訊號混合在一起傳輸的編碼方法。

其原理是使用一個兩倍于傳輸位率(Bit Rate)的時鐘頻率做為基準，把原本一位數據拆成兩部份，當數據為1的時后在其時鐘周期內轉變一次電位(0->1或1->0)讓數據變成兩個不同電位的資料，變成10或01，而當數據為0時則不轉變電位，變成11或00。同時每一個位開頭的電平與前一個位結尾電平要不同，這樣接收端才能判別每一個位的邊界，如下圖所示。

IEC958通信協議架構

S/PDIF與AES/EBU主要是做為傳遞PCM格式的信號，例如48kHz的DAT以及44.1kHz的CD，不過現在也有用來傳遞壓縮過的多聲道訊號。

標準傳遞兩聲道訊號的架構如下圖所示，最上面為由192個框架(Frame)構成的區塊(Block)。而每個Frame儲存了兩個聲道的一組采樣信號(Sample)，分為Channel A與Channel B兩個聲道。而每組Sample由一個子框架(Sub Frame)構成，也就是一個Frame里有兩個Sub Frame。Sub Frame的數據長度為32 Bits，里頭內含了頭碼(Preamble)、輔助數據(Aux. Data)、音頻數據(Audio Data)、以及四個位的信息與檢查碼。也就是說，一個Sub Frame為32 Bits，也就4 Bytes，而一個Frame為8 Bytes，而一個Block為192 x 8 = 1536 Bytes，而每個Block總共可以傳遞192個雙聲道Sample。

子框架(Sub Frame)詳細解說

要了解IEC958的數據結構的話，我們有必要要先了解子框架(Sub Frame)的詳細結構，一個Sub Frame如下圖所示區分成幾個部份，我們先一一表列如下：

0-3頭碼(Preamble)用來表示一個Sub Frame的開頭，有三種型態，分別表示該Sub Frame為Channel A、Channel B或著是一個Block的起始Sub Frame(為Channel A)。

4-7輔助數據(Aux. Data)原始此區塊的設計是用來傳遞一些使用者自行添加的信息，不過目前比較常見的用途是當音訊數據超過20Bit取樣時，這四個Bit用來儲存多出的取樣Bit，比如說當要傳送24Bit取樣的數據時，用來存放末四個Bit的音訊數據。

8-27音頻數據(Audio Data)存放實際的取樣數據，長度為20 Bit，以LSB優先的方式傳送，當取樣低于20 Bit時，沒有用到的LSB Bits要設定為零，舉例來說，當我們要傳送16 Bit的數據時，只會用到12-27 Bit的位置(LSB在12 Bit)，而8-11 Bit為零。

28有效位(Validity Bit)此位設定了這一個Sub Frame內的數據是不是正確，如果設定為0，代表此Sub Frame內的數據是正確可被接收的，反之如果此Bit為1，則代表接收端應該忽略此組Sub Frame。比如說CD轉盤讀取CD數據時若是有某一個Sample讀不到就會將代表該組Sample的Sub Frame中的有效位設為1。

29使用者位(User Bit)此位為使用者自行定義的位，每組Sample傳送一位，直到192組Sample傳完后組成成192位的信息，兩聲道各自有一組192位的使用者信息。

30信道狀態位(Channel Status Bit)此位與使用者位一樣，每組Sample傳送一位，最后組成兩聲道各自一組192位的信道狀態信息(Channel Status)。這個192位信道狀態信息分為專業(Professional)與一般家用(Consumer)兩種不同的結構，以第一個位決定，設為1的時后為Professional模式，設為0的時后為Consumer模式。

31同位檢查位(Parity Bit)同位檢查是用來判別是否有奇數個位是發生錯誤，是一種簡便錯誤檢查方法，這邊是使用偶位同位檢查(Even Parity Check)。