0.序言
虽然本文的标题是介绍液晶屏的接口,但是液晶屏的种类很多,种类和尺寸各不相同,液晶屏使用的接口也各不相同。 很抱歉,这篇文章确实无法全面涵盖所有接口类型。
比如液晶屏如果按尺寸区分,有7寸以下、8寸以下嵌入式设备常用的中小尺寸液晶屏,10寸以下的电脑、电视、广告屏常用的大尺寸液晶屏。英寸及以上。 大尺寸液晶屏和小尺寸液晶屏肯定是有区别的。 大屏的接口,比如HDMI,一般都需要外接线缆。 小尺寸屏一般采用板级接口连接,物理形态差异很大。 本文重点介绍中小屏幕的界面。
1.SPI接口
不管你是搞硬件的,还是搞嵌入式软件的,都应该对SPI接口不陌生。 SPI接口协议本文就不废话了。
由于SPI是串行传输,传输带宽有限,只能用于小屏幕,一般2寸以下的屏幕,用作液晶屏接口时。
2、8080并行接口
这个接口还有很多其他的名字,也叫DBI(Data Bus interface)数据总线接口,微处理器MPU接口,MCU接口,CPU接口,其实是同一个东西。
最近在用这个接口,所以这篇文章会重点介绍
并行接口分为8位/16位/24位三种。 顾名思义串行接口和并行接口的区别,就是数据总线的位宽。
除了
并行接口还有以下信号线:
(以上信号在具体的电路应用中不一定都会用到,比如在某些电路应用中,为了节省IO口,片选和复位信号直接接在固定电平上,而RDX读信号则不用处理过。这也是可能的。)
从上面的描述可以看出,值得注意的是,传输到液晶屏的不仅有Data数据,还有Command。
乍一看好像只需要向屏幕传输像素颜色数据,不熟练的新手往往会忽略命令传输要求。
因为所谓与液晶屏通信,实际上就是与液晶屏驱动控制芯片通信,而数字芯片往往有各种配置寄存器(除非是74系列、555等功能非常简单的芯片),所以有也是一个方向芯片。 如果您设计了数字芯片或 FPGA,发送配置命令的需求将更加清晰。
另外需要注意的是:使用8080并行接口的LCD驱动芯片需要内置GRAM(Graphics RAM),可以存储至少一个屏幕的数据。
这就是为什么使用这种接口的屏模组价格普遍比下一节提到的使用RGB接口的屏模组要贵的原因,RAM还是要花钱的。
总的来说:8080接口通过并行总线传输控制命令和数据,通过更新数据到LCM液晶模块自带的GRAM来刷新画面。
2.1 8080并行接口信号线时序
下图来自液晶驱动芯片OTM8009A的数据手册
2.1.1 写时序
下面两张时序图可以很好的说明问题。
2.1.2 读时序
还给2个时序图
2.2 8080并行接口的RGB颜色数据编码
大家都知道像素信息是用RGB的三基色表示的,那么传输到液晶屏的数据帧主要是传输的RGB颜色数据,那么这三种颜色数据是怎么组织编码的呢? 当总线位宽为24bits时,很自然的会想到8-bit R + 8-bit G + 8-bit B。当位宽为16bits或8bits时呢?
另外,像素的颜色数据并不总是用8R8G8B的24位真彩色表示。 有如下几种表示:
不同颜色表示方式和不同总线位宽的组合,会组合成多种RGB颜色数据编码。
下面分别介绍
2.2.1 8Bits 位宽的 RGB 颜色数据编码
代码表:
时序图:
444RGB编码数据传输时序图
565RGB编码数据传输时序图
666RGB编码数据传输时序图
888编码数据传输时序图
2.2.2 16Bits 宽度的 RGB 颜色数据编码
代码表:
时序图:
就不详细描述了,可以根据编码表画出来。
2.2.3 24Bits 宽度的 RGB 颜色数据编码
代码表:
时序图:
在此不再赘述。
3.RGB接口
RGB接口,又称DPI(Display Pixel Interface)接口,也是一种并行接口。 它使用普通的同步、时钟和信号线来传输数据。 需与SPI或IIC串行总线配合使用,传输控制命令。
从某种程度上说,它和8080接口最大的区别就是RGB接口的数据线和控制线是分开的,而8080接口是复用的。
另一个不同是,由于RGB接口不断传输整屏的像素数据,可以自行刷新显示数据,因此不再需要GRAM,大大降低了LCM的成本。 对于一般厂家同样尺寸和分辨率的液晶模组,RGB接口比8080接口便宜很多。
模型如下:
由于本文只是简单介绍,所以就不说RGB接口的DE模式和SYNC模式了。
3.1 信号线简述
其中有数据线、时钟线和水平/垂直同步信号线。
(对于HS和VS这两个信号,笔者多年前从事过模拟视频传输,对这两个行场同步信号非常熟悉。)
Vsync(VS)表示一个全屏像素帧的开始
Hsync(HS)表示像素数据水平行的开始
3.2 时序简述
在PCLK时钟信号的驱动下,像素数据源源不断地从主处理器传送到液晶模块。
单个像素数据传输周期的时序如下:
整屏像素帧的时序如下:
4.MIPI接口
MIPI(Mobile Industry Processor Interface)是ARM、Nokia、ST、TI等公司于2003年成立的联盟。复杂性和增加设计的灵活性。 MIPI联盟下有不同的WorkGroup,定义了一系列手机内部接口标准,如摄像头接口CSI、显示接口DSI、射频接口DigRF、麦克风/扬声器接口SLIMbus等,统一接口的优势标准是手机制造商可以根据需要灵活地从市场上选择不同的芯片和模块,使得设计和功能的更改更加快捷方便。
液晶屏使用的MIPI接口全称应该是MIPI-DSI接口,有的文档简称为DSI(Display Serial Interface)接口。
DSI兼容外设支持两种基本工作模式,一种是命令模式,另一种是Video模式。
由此可见,MIPI-DSI接口也同时具备命令和数据通信能力,不需要SPI等接口帮助传输控制命令。
MIPI-DSI接口协议还是比较复杂的,这里就不详细介绍了。
5.MDDI接口
2004年高通公司提出的接口MDDI(Mobile Display Digital Interface)可以通过减少连接来提高手机的可靠性和降低功耗。 依托于高通在手机芯片领域的市场占有率,与上述MIPI接口其实是一种竞争关系。
MDDI接口基于LVDS差分传输技术,支持最高3.2Gbps的传输速率。 信号线可以减少到6根串行接口和并行接口的区别,还是很有优势的。
模型如下:
可以看出,MDDI接口仍然需要使用SPI或者IIC来传输控制命令,它本身只传输数据。