序文:

WinstarはTN / STN LCD、有機EL、TFTなど、数多のディスプレイモジュールを提供しております。そして、画像データをディスプレイモジュールに転送するためのインターフェースにもさまざまな種類があります。お客様はどれが最適であるか、または製品の要件を満たすことができるかという質問があると思われます。ディスプレイインターフェイスでのデータ伝送についてはこの記事で紹介致します。

ディスプレイインターフェイスの主な問題は通信帯域幅（BW）です。それはなぜでしょうか。通信帯域幅は通信チャネルでのデータ転送の測定値を表します。したがって、通信帯域幅はディスプレイのデータの送受信速度に影響を与え、それはディスプレイのリフレッシュレートであり、つまりディスプレイの表示性能に影響を与えます。

紹介:

現在、広く周知されているインターフェイスは下記の通りです。

1.パラレル

 

1-1 MCU インターフェイス 8080/6800

制御バス信号に従ってデータバス経由で送信された生データを表示します。通信帯域幅はドライバICの起動速度によって異なります。QVGA 320x240ドット LCDを例として、通信帯域幅はイネーブル信号で320 * 240 / 8ビット (データ幅) * 60 fps = 576KHzになります。

1.2 パラレル RGB 16/18/24 bits

RGBインターフェースはデータ入出力を介して駆動タイミングをディスプレイドライバICに並列に送信します。R / G / Bデータ、垂直同期信号（V-SYNC）、水平同期信号（ H-SYNC）、データイネーブル信号（DE）、およびクロック信号PCLK（ピクセルクロック）で構成されます。RGB666の表示インターフェースは次の通りです。

表示データの送信方法は1.1と同じですが、解像度は高くなります。WVGA 800 * 480 (ピクセル) を例として、通信帯域幅は800*480 * 60 fps = 23.04 MHz. (PCLK) になります。

2.シリアル

 

2.1 SPI (シリアル・ペリフェラル・インタフェース)

SPIはマスタースレーブベースのインターフェイスであり、通常は1つのマスターデバイスと複数(または1つ)のスレーブデバイスの接続となります。信号線は4本で構成され、接続方法とハードウェアの構成は下図の通りです。

 

SCLK: 全てのスレーブが1本のSCLK信号線を共有します。マスターがこのクロックを駆動し、スレーブがクロックを受信します。

MOSI: マスター・アウト・スレーブ・インはマスターによってSPIバス上のすべてのスレーブに駆動されるメインデータラインです。選択されたスレーブのみがMOSIからのデータをクロックします。

MISO: マスター・イン・スレーブ・アウトは選択されたスレーブによってマスターに駆動されるメインデータラインです。選択したスレーブのみがこの回路を駆動できます。これはスレーブが駆動を許可されているSPIバス構成の唯一の回路です。

CS: チップセレクト信号は各スレーブにとってユニークな信号です。選択したスレーブをアクティブにする場合はMISOを駆動する必要があります。

 

SPIインターフェースでは表示データが順番に送信されます。QVGA 320 * 240 (ピクセル)を例として、通信帯域幅はQVGA 320 * 240 (ピクセル) * 16 ビット (色深度) * 30 fps = 36.864 MHzになります。

2.2 IIC (Inter-Integrated Circuitの略である)、I²Cと表記されることも多い:

SPIのポイントツーポイント（またはポイントツーマルチポイント）とは異なり、I²Cはデータバスの形式であり、複数のマスターデバイスと複数のスレーブデバイスを直列に接続できます。接続方法とハードウェアの構成は下図の通りです。

 

 

スタンダードモード = 100K bit/s.
フルスピードモード = 400K bit/s.
高速モード = 1M bit/s.
ハイスピードモード = 3.2M bit/s.

2.3 シリアル RGB 6/8ビット

RGBシーケンシャルで転送されたデータを表示します。QVGA 320 * 240 (ピクセル)を例として、通信帯域幅はQVGA 320 * 240 (ピクセル) * 3 ドット * 30 fps = 6912000 Hz (DCLK) になります。

 

2.4 LVDS:低電圧差動信号のことを指します。

LVDSは1994年に導入され、差動シリアル信号規格の電気的特性を指定する技術規格ですが、プロトコルではありません。 LVDSは物理層の仕様のみです。多くのデータ通信標準およびアプリケーションはそれを使用し、その上にOSIモデルで定義されているデータリンク層を追加します。LVDSは低電力で動作し、安価なツイストペア銅ケーブルを使用して非常に高速で動作できます。

当初、ノートブックコンピュータとLCDディスプレイのベンダーはプロトコルを指すときにFPD-LinkではなくLVDSという用語を一般的に使用しておりました。また、LVDSという用語はビデオディスプレイエンジニアリングの用語でフラットパネルディスプレイリンクと誤って同義語になりました。

 

2.5 MIPI CSI/DSI:モバイル・インダストリー・プロセッサー・インターフェース

 

MIPIアライアンスはモバイルデバイス（通常はLCDおよび同様のディスプレイテクノロジー）のディスプレイコントローラーのコストを削減することを目的としております。MIPIはホスト、画像データ信号ソース、およびターゲットデバイス間のシリアルバスと通信プロトコルを定義しております。

 

DSIは高速差動信号（例えば、D-PHY2.0の場合は4.5Gbit / s / lane）ポイントツーポイントシリアルバスを指定しております。このバスには1つの高速クロックレーンと1つ以上のデータレーンが含まれております。

バス上の画像データは水平方向と垂直方向に間隔を置いた信号でインターリーブされます。フレームバッファメモリを節約するため、データはデバイスに保存されるのではなく、すぐにモニターに転送されます。但し、デバイスを常に更新する必要があります（30または60フレーム/秒）。そうしないと、画像が失われます。画像データはHSモードでのみ送信されます。HSモードではコマンドは垂直方向に送信されます。

MCU 8080/6800インターフェースの実験例:

 

間もなく廃止されるLCDコントローラがあり、お客様はピン互換性あるの制御ボードを望んでいます。インターフェイスとの互換性を保つため、エンジニアはMCUインターフェイスを備えたコントロールボードを設計しました。実験結果はイネーブル信号が少なくとも9.92uS（下図チャネル1）である必要があります。これは最大通信帯域幅が約100KBPSであることを意味します。

 

イネーブル時間を9.84uS（通信速度は約101KBPS）に短縮すると、下図のように不具合が発生します。

 

インターフェイスの比較表:

 

どのインターフェイスが最適でしょうか。この質問に対して、絶対的に正しい答えはないです。ユーザーは最適ではなく、アプリケーションに適したインターフェイスを選択する必要があります。これらのインターフェイスの比較は下表をご参照ください。