前言:

Winstar提供包括TN/STN LCD、OLED和TFT在内的数千种显示器模块，而在这些显示器模块中，有许多不同类型的接口可将图像数据传送到显示器模块。客户可能会问，哪个是最好的？或哪个可以满足产品要求？本文针对显示接口的数据传输议题进行探讨。

显示接口最主要的问题就是「通讯带宽」，为什么通讯带宽会是主要问题？通讯带宽表示在一通讯接口中，其数据传输量的衡量。所以，通讯带宽会影响显示器对数据的传送/接收速率，进而影响显示器的刷新率，也就是显示器效能。

介绍:

目前市面上广为人知的显示器接口有以下这些:

1.并联式(Parallel)

 

1.1 MCU 接口 8080/6800

使用8位数据总线，硬件架构需要8条数据线及3条控制线，所需要的引脚数较多。

当控制讯号启动后，显示数据便可透过数据线来传送；而通讯带宽取决于驱动IC 上的启动运行速度。以QVGA 320×240 点阵式LCD为例，在IC讯号启动后，通讯带宽将为「320 × 240 ÷ 8位(数据宽度) × 60 fps (frame per second) = 576KHz」。 优点：早期架构，控制简单，无须频率或同步讯号；功耗低，适合小尺寸显示器产品。

1.2 并联式RGB 16/18/24位

RGB接口就是透过并行方式，将驱动时序透过数据的输入/输出传送到显示器驱动IC，包括R/ G/ B数据、垂直同步信号(V-SYNC, Vertical synchronizing signal)、水平同步讯号(H-SYNC, Horizontal synchronizing signal)、数据致能(DE, Data Enable)讯号，以及频率讯号PCLK (Pixel Clock)，RGB666的显示接口如下：

显示数据的传送方式同1.1，但显示器的分辨率更高；以WVGA 800×480 (像素)为例，通讯带宽为「800 × 480 × 60 fps (frame per second) = 23.04Mhz (画素频率)」 优点: 成本低廉但屏幕分辨率受限于频率讯号的频率，且颜色深度越高则需要的实体接线数越多，适合小尺寸显示器使用。

2.串联式(Serial)

 

2.1 序列外围接口(SPI)

SPI为一主从式架构，通常有一个Master (主设备)和一个或多个Slave (从设备)。接口上共有4支接脚，对接方法及硬件结构如下：

 

接脚名称及意义说明

MOSI (Master Output, Slave Input)：主设备数据输出、从设备数据输入
MISO (Master Input, Slave Output)：主设备数据输入、从设备数据输出
SCLK (Serial Clock)：频率信号，由主设备产生并控制
CS /SS (Chip Select/Slave Select)：从设备选择信号，由主设备控制；从设备只有在 CS信号为低电位时，才会对主设备的操作指令有反应

 

SPI接口下，显示数据按顺序传送，以QVGA 320×240 (像素)为例，通讯带宽为「320 × 240 × 16位(颜色深度) × 30 fps (frame per second) = 36.864 Mhz」 优点--成本低廉: 结构简单、引脚数少，适合字符型显示器。

2.2 集成电路介接总线(或I²C总线) (I²C):

不同于SPI的点→点(或点→多点)结构，I²C以总线型式介接，同时排上允许多个主设备和多个从设备串连，介接方法及硬件结构如下：

 

I²C的架构比SPI更简单，只有两条讯号线：数据线(SDA, Serial Data Line)及频率线(SCL, Serial Clock Line)，通讯带宽如下：

 

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

优点--成本低廉: 结构与引脚数都比SPI更简单、更少，适合字符型显示器。

2.3 Serial RGB 6/8 bits.

显示以 RGB 顺序传输的数据。显示接口的通讯带宽为QVGA 320 * 240 (pixels) * 3 dot * 30 fps = 6912000 Hz (DCLK).

 

2.4 LVDS:低电压差分讯号

LVDS (Low voltage differential signaling)是在1994年推出的技术标准，LVDS规范了差分讯号与串联讯号标准，但请注意它并不是一个通讯协议。LVDS能在低电压下、以高讯讯号进行数据传输，且仅需透过一条便宜的双绞铜线即可实现。

LVDS只是一物理层规范，并非韧体层的接口协议。在LVDS数据层上，有许多数据通讯标准和应用程序，并添加在开放式系统互联(Open System Interconnection)模型中的数据链结层，例如FPD(Flat Panel Display)-Link，平板显示链结。

在早期，笔记本电脑和LCD显示器供货商在提及他们的通讯协议时，常误使用「LVDS」而非「FPD-Link」，久而久之「LVDS」便错误地成为平板显示链结中，影像显示的工程词汇同义字。

 

2.5 行动产业处理器接口(摄像串联接口CSI /显示串联接口 DSI)

 

MIPI联盟旨在降低行动设备中显示控制器的成本，一般是针对LCD和类似的显示技术。MIPI定义了主机、图像数据讯号源，和目标设备之间的串联总线及通讯协议。

 

DSI (Display Serial Interface, 显示串联接口)定义高速物理层中，例如: 4.5Gbit/每秒/每通道的物理层(PHY, physical)，其差分讯号点对点串联总线。该总线包括一个高速时钟通道和一个(或多个)数据信道。

总在线的图像数据与水平、垂直间隔的信号交错。为节省显示器的缓存器，数据数据被实时传输到显示器而非被储存在设备中。然而这也意味着设备必须不断刷新(以每秒30或60帧的速度)，否则图像将会遗失；图像数据仅在HS模式(Horizontal-SYNC mode)下发送。在HS模式下，指令会在垂直区间传输。

使用MCU 8080/6800接口测试案例分享:

 

有一颗LCD控制器面临停产，客户希望可以设计一块控制板可以脚位兼容。为了兼容接口我们硬件工程师设计一块MCU接口的控制板。实验结果ENABLE讯号至少需要9.92uS(如下图Channel1)，这意味着通讯带宽最大约为100KBPS。

 

当我们将ENABLE时间缩短至9.84uS(通讯速率大约101KBPS)，就会出现一些缺陷如下图所示

 

显示接口的比较:

 

谈完这么多显示接口后，究竟是哪种接口最好呢？
其实，接口间并没有所谓的最好或最不好，只有适合与不适合产品的应用；因此这边提供以下表格，针对本文所介绍的各种接口，提供多面向的优劣势分析，让您能透过分析与比较来找出最适合自己产品的显示接口！