Wstęp:

Firma Winstar dostarcza tysiące modułów wyświetlaczy modeli, w tym TN/STN LCD, OLED i TFT. Istnieje wiele typów interfejsów dostarczających dane obrazu do modułu wyświetlacza. Klienci mogą pytać, który z nich jest najlepszy lub który może spełnić wymagania. W tym artykule zostanie omówione przesyłanie danych przez interfejsy wyświetlacza.

Istotnym problemem związanym z interfejsem wyświetlacza, jest przepustowość komunikacji (BW). Dlaczego BW ma znaczenie? BW jest wskaźnikiem transferu danych w kanale komunikacyjnym. Tak więc BW wpływa na reakcję wyświetlacza na dane ekranowe, co oznacza częstotliwość odświeżania wyświetlacza. Albo, inaczej mówiąc, wydajność wyświetlacza.

Wprowadzenie:

Dobrze znane obecnie interfejsy wyświetlaczy:

1.Równoległy

 

1-1 Interfejs MCU 8080/6800

Wyświetlanie nieprzetworzonych danych przesłanych przez magistralę danych, zgodnie z sygnałem magistrali sterowania. Przepustowość komunikacji zależy od włączenia szybkości działania na sterowniku IC. LCD QVGA 320x240 z matrycą punktową, tj. przepustowość komunikacji wyniesie 320 * 240 / 8 bitów (szerokość danych) * 60 kl./s = 576 kHz przy sygnale ENABLE.

1.2 Równoległy RGB 16/18/24 bitów

Interfejs RGB ma przesyłać taktowanie napędu do układu scalonego sterownika wyświetlacza poprzez wejście/wyjście danych w sposób równoległy, włącznie z danymi R/G/B, sygnałem synchronizacji pionowej (V-SYNC, sygnałem synchronizacji pionowej), sygnałem synchronizacji poziomej (H-SYNC), sygnałem synchronizacji poziomej), sygnałem aktywacji danych (DE, Data Enable) i sygnałem zegara PCLK (Pixel Clock). Interfejs wyświetlacza RGB666 jest następujący:

Wyświetla nieprzetworzone dane przesłane tak samo jak powyżej. Ale rozdzielczość wyświetlacza jest coraz wyższa. tj. WVGA 800 * 480 (pikseli) * 60 kl./s = 23,04 MHz. (PCLK)

2.Szeregowy

 

2.1 SPI (Szeregowy interfejs urządzeń peryferyjnych)

SPI jest interfejsem opartym na master-slave, zwykle z Master (urządzenie master) i jednym lub wieloma urządzeniami slave (urządzenia slave). Na interfejsie znajdują się 4 piny. Metoda połączenia i struktura sprzętowa są następujące:

 

SCLK: Zegar synchroniczny używany przez wszystkie urządzenia. Urządzenie master steruje tym zegarem, a urządzenia slave otrzymują sygnał zegara.

MOSI: Master out, slave in. Jest to główna linia danych kierowana przez urządzenie master do wszystkich urządzeń slave na szynie SPI. Tylko wybrane zegary urządzeń slave przesyłają dane zegara z MOSI.

MISO: Master in, slave out. Jest to główna linia danych sterowana przez wybrane urządzenie slave do urządzenia master. Tylko wybrane urządzenie slave może sterować tym obwodem. W rzeczywistości jest to jedyny obwód w układzie magistrali SPI, którym urządzenie slave może kiedykolwiek sterować.

CS: Wybór chipa. Ten sygnał jest unikatowy dla każdego urządzenia slave. Gdy jest aktywny, wybrane urządzenie slave musi sterować MISO.

 

Wyświetlanie danych przesyłanych sekwencyjnie. Przepustowość komunikacyjna interfejsu wyświetlacza, tj. QVGA 320 * 240 (pikseli) * 16 bitów (głębia kolorów) * 30 kl./s = 36,864 MHz.

2.2 IIC (Inter-Integrated Circuit) lub alternatywnie znany jako I²C):

W odróżnieniu od bazy SPI punkt-punkt (lub punkt-wielopunkt), I²C jest połączony w postaci magistrali danych, która umożliwia szeregowe połączenie wielu urządzeń master i wielu urządzeń slave. Metoda interfejsu i struktura sprzętowa są następujące:

 

 

Standard mode = 100K bit/s.
Full speed mode = 400K bit/s.
Szybka mode = 1M bit/s.
Wysokie speed mode = 3.2M bit/s.

2.3 Szeregowy RGB 6/8 bitów.

Wyświetlanie danych przesyłanych w sekwencji RGB. Przepustowość komunikacyjna interfejsu wyświetlacza, tj. QVGA 320 * 240 (pikseli) * 3 kropki * 30 fps = 6 912 000 Hz (DCLK).

 

2.4 LVDS: Sygnał różnicowy niskiego napięcia. Powinien nadać nazwę FPD-Link dla interfejsu wyświetlacza.

LVDS to standard techniczny wprowadzony w 1994 r., który określa charakterystykę elektryczną różnicowego standardu sygnalizacji szeregowej, ale nie jest protokołem. LVDS to tylko specyfikacja warstwy fizycznej; korzysta z niej wiele standardów i aplikacji komunikacyjnych, dodając do niej warstwę łącza danych zdefiniowaną w modelu OSI. LVDS działa przy niskim poborze mocy i może pracować z bardzo dużymi szybkościami, przy użyciu niedrogich miedzianych kabli typu skrętka.

Na początku producenci notebooków i wyświetlaczy LCD powszechnie używali LVDS zamiast FPD-Link, odnosząc się do swojego protokołu. Termin LVDS stał się pomyłkowo synonimem Flat Panel Display Link w słownictwie inżynierii wyświetlaczy wideo.

 

2.5 MIPI CSI/DSI: Mobile Industry Processor Interface.

 

MIPI Alliance ma na celu obniżenie kosztów kontrolerów wyświetlaczy w urządzeniach mobilnych. Definiuje magistralę szeregową i protokół komunikacyjny pomiędzy hostem, źródłem danych obrazu i urządzeniem doceMałaym. Jest to oczekiwany cel w LCD i podobnych technologiach wyświetlania.

 

DSI określa wysoką szybkość magistrali punkt-punkt z sygnalizacją różnicową (np., 4.5 Gbit/s/linię dla D-PHY 2.0). Ta magistrala zawiera jedną szybką linię zegarową i jedną lub więcej linii danych.

Dane obrazu na magistrali są przeplatane sygnałami odstępów wygaszania poziomego i pionowego. Dane są przesyłane do wyświetlacza w czasie rzeczywistym i nie są zapisywane przez urządzenie w celu oszczędzania pamięci bufora ramek w wyświetlaczu. Jednak oznacza to również, że urządzenie musi być stale odświeżane (w tempie np. 30 lub 60 klatek na sekundę) lub utraci obraz. Dane obrazu są wysyłane tylko w trybie HS. W trybie HS, polecenia są przesyłane w czasie przerwy wygaszania pionowego.

Eksperymentalny przykład interfejsu wyświetlacza MCU 8080/6800:

 

Kontroler LCD został wycofany, a klient chciałby zastąpić go modułem kompatybilnym z pin-to-pin. Właściciele RD zaprojektowali dla kompatybilnego interfejsu płytę drukowaną z MCU. Wyniki eksperymentów na sygnale ENABLE muszą wynosić co najmniej 9,92uS. Oznacza to, że maksymalna szybkość komunikacji BW wynosi około 100 kB/s.

 

Poniżej widzimy kilka defektów przy skracaniu czasu ENABLE do 9,84uS (szybkość komunikacji do 101KBPS).

 

Tabela porównawcza interfejsu wyświetlacza:

 

Który interfejs jest najlepszy? Nie można jednoznacznie odpowiedzieć na to pytanie. Użytkownicy powinni wybrać interfejs odpowiedni dla swoich zastosowań, a nie najlepszy. Zobaczmy następujące porównanie zalet i wad tych interfejsów.