Предисловие:

Winstar предлагает тысячи моделей дисплеев, включая TN/STN LCD, OLED и TFT. Существует множество типов интерфейсов для передачи данных изображения на индикатор. Клиенты могут задаться вопросом, какой из них лучше или может удовлетворить те или иные требования. В этой статье мы хотели бы ознакомить Вас с интерфейсами, а так же способами передачи данных интерфейсов в дисплее.

Основополагающим принципом интерфейса дисплея является пропускная способность связи (BW- Bandwitdth). Почему пропускная способность имеет важное значение в контексте интерфейса? Bandwitdth или же пропускная способность представляет собой меру передачи данных в канале связи. Таким образом, BW влияет на реакцию дисплея на данные экрана, что означает частоту обновления дисплея; другими словами, производительность дисплея.

Вступление:

Наиболее известными интерфейсами в настоящее время являются:

1.Параллельный

 

1-1 MCU интерфейс 8080/6800

Основой параллельного 8080/6800 интерфейса является отображение необработанных данных, отправленных по шине данных, в соответствии с сигналом шины управления. Пропускная способность связи зависит от включения скорости работы драйвера IC. ЖК-дисплей с точечной матрицей QVGA 320x240 означает, что полоса пропуска связи будет составлять 320 * 240 / 8 бит (ширина данных) * 60 кадров в секунду = 576 кГц при сигнале ENABLE.

1.2 Параллельный RGB 16/18/24-Бит

Интерфейс RGB предназначен для передачи синхронизирующих импульсов на микросхему драйвера дисплея через ввод/вывод данных параллельным образом, включая данные R/G/B, сигнал вертикальной синхронизации (V-SYNC, сигнал вертикальной синхронизации), сигнал горизонтальной синхронизации ( H-SYNC), сигнал горизонтальной синхронизации), сигнал включения данных (DE, Data Enable) и тактовый сигнал PCLK (Pixel Clock). Схема интерфейса RGB666 выглядит следующим образом:

Отображение необработанных данных, совершается по принципу показанному выше, но разрешение экрана становится выше и выше. т. е. WVGA 800 * 480 (пикселей) * 60 кадров в секунду = 23,04 МГц. (PCLK)

2.Последовательный интерфейс

 

2.1 SPI (последовательный периферийный интерфейс)

Последовательный периферийный интерфейс или SPI – это протокол синхронной последовательной связи, который обеспечивает полнодуплексную связь на очень высоких скоростях. Это протокол типа ведущий - ведомый, который обеспечивает простой и недорогой интерфейс между микроконтроллером и его периферийными устройствами, имеющий синхронную четырехпроводную шину.

 

SCLK: Serial Clock(сигнал синхронизации). Используется для синхронизации во время передачи данных. Он также может иметь название SCK, CLK и т.д.

MOSI: Master Output, Slave Input (выход ведущего, вход ведомого), Этот сигнал предназначен для последовательной передачи данных от ведущего устройства к ведомому. Его также называют SDO, DO и т.п.

MISO: Master Input, Slave Output (вход ведущего, выход ведомого). Этот сигнал предназначен для последовательной передачи данных от ведомого устройства к ведущему. Иногда называют SDI, DI и т.д.

CS: Chip Select (Выбор микросхемы). По этому сигналу активируется ведомое устройство и позволяет подчиненному устройству начать работать.

 

Отображение данных передается последовательно. Полоса пропускания интерфейса дисплея, т. е. QVGA 320 * 240 (пикселей) * 16 бит (глубина цвета) * 30 кадров в секунду = 36,864 МГц.

2.2 IIC (Последовательная асимметричная шина для связи между интегральными схемами) или I²C

i2c - это протокол синхронной связи, который означает, что обмен данными происходит по общему сигналу синхронизации для всех подключенных устройств. Использование этого стандарта для передачи данных позволяет свести к минимуму количество соединений между интегральными схемами и, как следствие, уменьшить количество необходимых контактов и дорожек. Кроме того, встроенный протокол I2C устраняет необходимость в декодерах адресов и другой внешней логике согласования.

 

 

Стандартный режим = 100 Кбит/с
Режим полной скорости = 400 Кбит/с
Быстрый режим = 1 Мбит/с
Высокоскоростной режим = 3.2 Мбит/с

2.3 Последовательный RGB 6/8 Бит интерфейс.

Интерфейс RGB - это специальный параллельный интерфейс, который передает до 8 бит красных, зеленых и синих данных на каждый пиксель. Количество битов, передаваемых за такт, зависит от настройки и программирования дисплея. Он может варьироваться от 16 до 18 или 24 выводов данных, которые используются для каждого из сигналов RGB. RGB обычно не имеет встроенной памяти DDRAM, и данные записываются непосредственно на устройство с выводов GPIO. Это позволяет RGB передавать данные быстрее, чем интерфейс MCU, за счет использования большего количества контактов для передачи данных. Интерфейс RGB обычно выбирается для отображения видео.

Количество передаваемых бит влияет на глубину цвета дисплея. Например, 16-битный интерфейс RGB будет иметь 5 красных, 6 зеленых и 5 синих бит данных на пиксель. Это приводит к глубине цвета 65 тыс. (2 ^ 16 = 65 тыс. цветов). Интерфейс RGB обычно отправляет 16-битные данные по 16 выводам данных за один импульс HSYNC.

Важно отметить, что количество строк данных не всегда пропорционально глубине цвета. Например, 6-битный (6-строчный) интерфейс RGB можно выбрать для отображения 565 цветов RGB в течение 3 тактовых импульсов, а не всех сразу. Интерфейсу RGB также необходимы управляющие сигналы SYNC, VSYNC, DCLK и DE, чтобы указать, где и когда должны отображаться данные RGB. Ниже приведен пример описания контактов для 24-битного интерфейса RGB.

Отображение данных, передаваемых последовательно в формате RGB. Пропускная способность интерфейса дисплея, т.е. QVGA 320 * 240 (пикселей) * 3 точки * 30 кадров в секунду = 6912000 Гц (DCLK).

 

2.4 LVDS (low-voltage differential signaling)

LVDS (Low-voltage differential signaling) - это высокоскоростной цифровой интерфейс позволяющий отправлять сигналы последовательной связи на дальние дистанции (отправка одного бита за раз) по двум медным проводам (дифференциальным), расположенным на расстоянии 180 градусов друг от друга. Такая конфигурация снижает уровень шума, делая шум более поддающимся обнаружению и фильтрации.

Раньше производители ноутбуков и ЖК-дисплеев обычно использовали LVDS вместо FPD-Link при обращении к своему протоколу. Термин LVDS ошибочно стал синонимом Flat Panel Display Link в инженерном словаре видеодисплеев.

 

2.5 MIPI CSI/DSI: Mobile Industry Processor Interface.

 

MIPI (Mobile Industry Processor Interface) – это открытый стандарт определяющий протокол передачи данных изображения процессоров мобильных приложений, инициированный MIPI Альянсом.

Альянс MIPI - это ассоциация, в которую входят почти все производители программного и аппаратного обеспечения в индустрии мобильной связи и развлекательной электроники, основной целью которой является стандартизация всех важных интерфейсов, обеспечивающие взаимодействие между процессором мобильного устройства и компонентами (датчиками, камерами, интерфейсами ввода, дисплеями и т.д.). Это облегчает производителям периферийных устройств для мобильных устройств адаптацию своих компонентов к различным типам процессоров, и производителям процессоров доступен более широкий спектр потенциально совместимых периферийных устройств, что позволяет экономить в процессах разработки и производства.

 

DSI определяет высокоскоростную (например, 4,5 Гбит/с/полосу для D-PHY 2.0) последовательную двухточечную шину дифференциальной сигнализации. Эта шина включает в себя одну или несколько полос данных в высокоскоростные сигналов.

Данные изображения на шине чередуются с сигналами горизонтальных и вертикальных интервалов гашения. Данные передаются на дисплей в режиме реального времени и не сохраняются устройством для сохранения памяти кадрового буфера на дисплее, однако это также означает, что устройство должно постоянно обновляться (со скоростью, например, 30 или 60 кадров в секунду) или терять изображение. Данные изображения отправляются только в режиме HS. В режиме HS команды передаются в течение интервала вертикального гашения.

Пример отображения интерфейса MCU 8080/6800:

 

Контроллер IC был снят с производства, и клиент хочет разработать аналог выводы которого будут совместимы с выводом снятого IC для его замены. Инженеры клиента разработали печатную плату с микроконтроллером с совместимым интерфейсом. Экспериментальные результаты по разрешающему (ENABLE) сигналу должны быть не менее 9,92US. Это означает, что максимальная скорость передачи данных составляет около 100 Кбит/с.

 

Ниже мы можем увидеть артефакт при сокращении времени ENABLE до 9,84 мкс (скорость связи до 101 КБ/с).

 

Сравнительная таблица интерфейсов:

 

Какой интерфейс лучше? На этот вопрос нет правильного ответа, так как пользователи должны выбирать подходящий интерфейс для каждого, отдельно взятого применения. Ниже в таблице можно увидеть сравнение плюсов и минусов интерфейсов.