本文的标題雖說是液晶屏的接口介紹,但液晶屏的種類繁多,種類大小尺寸不同,液晶屏所用的接口也不同。 恕本文實在無法把所有接口種類包含全面。
比如說,按尺寸大小來區分液晶屏的話,有7寸8寸以下的嵌入式設備常用的中小尺寸液晶屏,還有10寸及以上的 電腦、電視、廣告屏等常用的大尺寸液晶屏。大尺寸液晶屏和小尺寸的肯定不同,大尺寸屏幕的接口比如HDMI這些,一般都需要外接線纜的。而小尺寸的屏幕一般都是闆級接口連接,物理上的形式差别就很大。本文把重點放在中小尺寸屏幕的接口上。
1. SPI接口不論是搞硬件的還是搞嵌入式軟件的,都應該對SPI接口很熟悉了,本文就不對SPI接口協議廢話了。
由于SPI是串行傳輸,傳輸帶寬有限,來做液晶屏接口,隻能用于小屏幕,一般是2寸以下的屏幕使用。
2. 8080并行接口這種接口的别稱很多,又叫 DBI(Data Bus interface)數據總線接口, 微處理器MPU接口,MCU接口,CPU接口的,實際上都是一回事。
這種接口我最近正在用,本文就重點講它
并行接口又分為 8位/16位/24位 三種, 顧名思義,就是數據總線的位寬。
除了
并行接口還會有以下信号線:
(以上信号并不一定在具體的電路應用中全部使用,比如,有的電路應用為了節省IO口,把片選和複位信号直接連接固定電平,RDX讀信号也不做處理,也是可以的。)
從上面的描述可以看出,值得注意的一點:向液晶屏傳輸的不僅有Data數據,還有命令Command。
乍一看,覺得向屏幕隻需傳輸像素顔色數據就行了,不熟練的新手往往會忽略了命令傳輸需求。
因為所謂與液晶屏通信,實際上還是與液晶屏驅動控制芯片在通信,而數字芯片往往都會有各種配置寄存器(除非功能很簡單的芯片比如74系列,555等),也就有了向芯片發送配置命令的需要,如果設計過數字芯片或FPGA就會更明了。
另外需要注意的一點是:使用8080并行接口的LCD驅動芯片,都需要内置GRAM(Graphics RAM), 至少能存儲一個屏幕的數據。
這是導緻使用此接口的屏幕模組一般比使用下一節提到的 RGB接口的屏幕模組 要貴的原因,RAM還是要成本的。
總的來說:8080接口通過并行總線傳輸控制命令和數據,并通過往LCM液晶模組自帶的GRAM更新數據實現屏幕的刷新。
2.1 8080并行接口信号線的時序以下圖表來自 LCD驅動芯片OTM8009A的數據手冊
2.1.1 寫時序以下2張時序圖就很能說明問題了
同樣給出2張時序圖
大家都知道像素信息用RGB三原色表示,所以向液晶屏傳輸的數據幀主要也就是傳輸的RGB顔色數據,那麼這3種顔色數據是如何組織編碼的呢?當總線位寬是24bits時,很自然地就能想到 8位R 8位G 8位B。那當位寬是16bits或8bits時呢?
另外,像素的顔色數據并不總是用 8R8G8B的24位真彩色 表示,共有下面幾種表示情況:
這不同的 顔色表示方法 和 不同的總線位寬 相組合,就會組合成多種 RGB顔色數據編碼。
下面分别介紹
2.2.1 8Bits位寬時的 RGB顔色數據編碼編碼表:
時序圖:
444RGB編碼數據傳輸時序圖
565RGB編碼數據傳輸時序圖
666RGB編碼數據傳輸時序圖
888編碼數據傳輸時序圖
2.2.2 16Bits位寬時的 RGB顔色數據編碼編碼表:
時序圖:
就不再贅述了,可根據編碼表畫出。
2.2.3 24Bits位寬時的 RGB顔色數據編碼編碼表:
時序圖:
就不再贅述了。
3. RGB接口RGB接口又稱DPI(Display Pixel Interface)接口,也是一種并行接口,采用普通的同步、時鐘、信号線來傳輸數據,需搭配SPI或IIC串行總線來傳輸控制命令使用。
某種程度上,它與8080接口的最大差别就是,RGB接口的數據線與控制線分離,而8080接口是複用的。
另一個不同點是,由于RGB接口是連續傳輸整屏的像素數據,本身可實現顯示數據的刷新,就不再需要GRAM了,這大大的減少了LCM的成本。一般廠家同樣尺寸分辨率的LCD模組,RGB接口的相比8080接口的要便宜不少。
模型如下:
由于本文是簡單介紹,就不再講RGB接口的DE模式和SYNC模式了。
3.1 信号線簡單說明
其中有數據線,時鐘線,和 水平/垂直 同步信号線。
(HS, VS這2個信号,筆者多年前搞過模拟視頻傳輸,對這2個行場同步信号好熟悉的感覺。)
Vsync(VS)指示一整屏像素幀的開始
Hsync(HS)指示一個水平行像素數據的開始
3.2 時序簡單說明在PCLK時鐘信号的驅動下,像素數據連續地,源源不斷地 從主處理器 送往 液晶模組。
單個像素數據傳輸周期的時序如下圖:
整個屏幕像素幀的時序如下:
MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 是2003年由ARM, Nokia, ST ,TI等公司成立的一個聯盟,目的是把手機内部的接口如攝像頭、顯示屏接口、射頻/基帶接口等标準化,從而減少手機設計的複雜程度和增加設計靈活性。MIPI聯盟下面有不同的WorkGroup,分别定義了一系列的手機内部接口标準,比如攝像頭接口CSI、顯示接口DSI、射頻接口DigRF、麥克風/喇叭接口SLIMbus等。統一接口标準的好處是手機廠商根據需要可以從市面上靈活選擇不同的芯片和模組,更改設計和功能時更加快捷方便。
用于液晶屏的MIPI接口全稱應該是MIPI-DSI接口,有些文檔就幹脆稱之為DSI(Display Serial Interface)接口。
DSI兼容的外設都支持2種基本的操作模式,一是命令模式,二是Video模式。
由此可看出,MIPI-DSI接口也是同時有命令和數據通信能力的,不需要SPI等接口幫忙傳輸控制命令。
而MIPI-DSI接口協議還是挺複雜的,我這裡就不詳細描述了
5. MDDI接口高通公司于2004年提出的接口MDDI(Mobile Display Digital Interface),通過減少連線可提高移動電話的可靠性并降低功耗。依托當年高通在移動芯片領域的占有率,和上面的MIPI接口實際上是競争關系。
MDDI接口基于LVDS差分傳輸技術,最高支持3.2Gbps的傳輸速率。可将信号線縮減到6條,這還是很有優勢的。
模型如下:
可看出,MDDI接口還是需要借助SPI或IIC來傳輸控制命令,它自身隻管傳輸數據。
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