Vorwort:

Winstar bietet tausende von Displaymodulemodellen, einschließlich TN/STN LCD, OLED und TFT. Zudem gibt es viele Schnittstellentypen zur Übertragung von Bilddaten an das Displaymodul. Kunden fragen sich möglicherweise, welche Schnittstelle am besten ist oder die Anforderungen erfüllen kann. Dieser Artikel bespricht den Aspekt der Datenübertragung von Displayschnittstellen.

Ein wichtiger Aspekt einer Displayschnittstelle ist die Kommunikationsbandbreite. Warum spielt die Bandbreite eine Rolle? Die Bandbreite steht für die gemessene Datenübertragung im Kommunikationskanal. Infolgedessen beeinflusst die Bandbreite die Reaktion des Displays auf die Bildschirmdaten, nämlich die Bildwiederholrate des Displays. Anders ausgedrückt, die Anzeigeleistung.

Einführung:

Aktuelle bekannte Displayschnittstellen:

1.Parallel

 

1-1 MCU-Schnitstelle 8080/6800

Rohdaten des Displays werden entsprechend dem Steuerbussignal über den Datenbus versendet. Die Kommunikationsbandbreite beruht auf die Aktivierungsgeschwindigkeit der IC-Steuerung. Bei z. B. einem 320x240-Dotmatrix-QVGA-LCD beträgt die Kommunikationsbandbreite 320 x 240 / 8 Bit (Datenbreite ) x 60 fps = 576 KHz am ENABLE-Signal.

1.2 Parallel RGB 16/18/24 Bit

Die RGB-Schnittstelle übermittelt der integrierten Schaltung des Displaytreibers das Treiber-Timing auf parallele Weise über den Datenein-/-ausgang, auch die R/G/B-Daten, das vertikale Synchronisationssignal (V-SYNC, vertikales Synchronisationssignal), das horizontale Synchronisationssignal (H-SYNC), horizontales Synchronisationssignal), das Datenaktivierungssignal (DE, Data Enable) und das Taktsignal für PCLK (Pixeltakt). Die Displayschnittstelle von RGB666 funktioniert wie folgt:

Rohdaten des Displays werden so wie oben aufgeführt übertragen. Aber die Displayauflösung wird immer höher, nämlich WVGA 800 x 480 (Pixel) x 60 fps = 23,04 MHz. (PCLK)

2.Seriell

 

2.1 SPI (Serial Peripheral Interface)

SPI ist eine Master-Slave-basierte Schnittstelle, die üblicherweise einen Master (Master-Gerät) und mindestens einen Slave (Slave-Geräte) aufweist. Es gibt 4 Pins auf der Schnittstelle. Nachstehend werden die Anschlussmethode und die Hardwarestruktur beschrieben:

 

SCLK: Der von allen Geräten verwendete Synchronisierungstakt. Der Master gibt diesen Takt aus und die Slaves empfangen ihn.

MOSI: Steht für Master-Ausgang, Slave-Eingang. Dies ist die Datenhauptleitung, die vom Master für alle Slaves im SPI-Bus angesteuert wird. Nur der ausgewählte Slave taktet die von MOSI ausgehenden Daten.

MISO: Steht für Master-Eingang, Slave-Ausgang. Dies ist die Datenhauptleitung, die vom ausgewählten Slave für den Master angesteuert wird. Es ist nur dem ausgewählten Slave vorbehalten, diese Schaltung anzusteuern. Es ist in der Tat die einzige Schaltung in der SPI-Bus-Anlage, die ein Slave jemals ansteuern kann.

CS: Steht für Chip-Wahl. Dieses Signal ist eindeutig für jeden einzelnen Slave. Bei seiner Ausgabe muss der ausgewählte Slave MISO ansteuern.

 

Sequenziell übertragene Displaydaten. Kommunikationsbandbreite der Displayschnittstelle, nämlich QVGA 320 x 240 (Pixel) x 16 Bit (Farbtiefe) x 30 fps = 36,864 MHz.

2.2 IIC ((Inter-Integrated Circuit) oder auch I²C genannt):

Anders als die Punkt-zu-Punkt-Basis (oder Punkt-zu-Multipunkt-Basis ) der SPI ist I²C in der Form eines Datenbusses angekoppelt, der ermöglicht, dass sich mehrere Master-Geräte und mehrere Slave-Geräte miteinander in Serie verbinden lassen. Nachstehend werden die Ankopplungsmethode und die Hardwarestruktur beschrieben:

 

 

Standard mode = 100K bit/s.
Full speed mode = 400K bit/s.
Fast mode = 1M bit/s.
High speed mode = 3.2M bit/s.

2.3 Seriell RGB 6/8 Bit

RGB-sequenziell übertragene Displaydaten. Kommunikationsbandbreite der Displayschnittstelle, nämlich QVGA 320 x 240 (Pixel) x 3 Punkte x 30 fps = 6912000 Hz (DCLK).

 

2.4 LVDS: Differenzielles Signal bei Niederspannung. Auch FPD-Link für die Displayschnittstelle genannt.

LVDS ist ein technischer Standard, der 1994 eingeführt wurde und die elektrischen Eigenschaften eines differenziellen, seriellen Signalgebungsstandards vorgibt, aber kein Protokoll ist. LVDS ist nur die Spezifikation einer Bitübertragungsschicht; viele Standards und Anwendungen zur Datenkommunikation nutzen sie und fügen obenauf eine Datenlinkschicht hinzu, wie im OSI-Modell definiert ist. LVDS verbraucht wenig Energie und kann bei Verwendung von preiswerten, verdrillten Kupferleitungen hohe Geschwindigkeiten erzielen.

Händler von Notebookcomputern und LCD-Displays sprachen anfangs von LVDS, anstatt von FPD-Link, wenn sie sich auf das Protokoll dieser Geräte bezogen. Der Begriff LVDS hat sich dann im Vokabular der Videodisplaytechnik fälschlicherweise so eingebürgert, dass er ein Synonym für Flat Panel Display Link wurde.

 

2.5 MIPI CSI/DSI: Industrielle Prozessorschnittstelle von Mobilgeräten.

 

Die MIPI Alliance setzte es sich zum Ziel, die Kosten von Displaysteuergeräten in Mobilgeräten zu senken. Sie definierte einen seriellen Bus und ein Kommunikationsprotokoll zwischen dem Host, der Quelle der Bilddaten und dem Zielgerät. Dies ist die Zielerwartung an LCDs und ähnlichen Displaytechnologien.

 

DSI legt einen seriellen Punkt-zu-Punkt-Bus mit differenzieller Signalgebung und hoher Geschwindigkeit (z. B. 4,5 Gb/s/Lane für D-PHY 2.0) fest. Dieser Bus umfasst eine High-Speed-Clock-Lane und eine oder mehrere Daten-Lanes.

Die Bilddaten auf dem Bus werden mit horizontalen und vertikalen Austastlücken gesendet und ineinander verschachtelt. Die Daten werden in Echtzeit zum Display übertragen und nicht auf dem Gerät gespeichert, um Bildspeicher auf dem Display einzusparen. Dies bedeutet jedoch auch, dass das Gerät ständig aktualisiert werden muss (mit einer Rate von z. B. 30 oder 60 Bildern pro Sekunde), denn ansonsten geht das Bild verloren. Bilddaten werden nur im HS-Modus versendet. Im HS-Modus werden Befehle während der vertikalen Austastlücke gesendet.

Eine experimentelles Beispiel von der Displayschnittstelle MCU 8080/6800:

 

Ein LCD-Steuergerät ist ausgelaufen und der Kunde wünscht sich als Ersatz dafür ein kompatibles Pin-zu-Pin-Modul. RD-Eigentümer entwickelten für die kompatible Schnittstelle eine Leiterplatte mit einer MCU. Das Experiment ergab, dass das ENABLE-Signal eine Länge von mindestens 9,92 µs aufweisen muss. Dies bedeutet, dass die maximale Kommunikationsbandbreite ungefähr 100 Kb/s beträgt.

 

Wir können nachstehend einige wenige Fehlerpunkte erkennen, wenn die ENABLE-Zeit auf 9,84 µS verkürzt wird (die Kommunikationsgeschwindigkeit erreicht bis zu 101 Kb/s).

 

Eine Vergleichstabelle für die Displayschnittstelle:

 

Welche Schnittstelle ist am besten? Es gibt keine absolute Antwort auf diese Frage. Nutzer sollten eine geeignete Schnittstelle für ihre Anwendungen wählen, nicht die beste. Schauen wir uns den folgenden Vergleich mit den Vor- und Nachteilen dieser Schnittstellen an.