華凌電子報 第157期
- 本期內容
- 1) WF43XTWAGDNG0 – 4.3吋800x480 IPS TFT搭載PCAP觸控面版
- 2) WF101KTYAPLNN0– 10.1 吋1280x800 IPS TFT模組
- 3) WF101LSYAPLNN0 – 10.1吋1280x800高亮 IPS TFT模組
- 4) 認識顯示介面
WF43XTWAGDNG0 – 4.3吋800x480 IPS TFT搭載PCAP觸控面版
WF43XTWAGDNG0是一款4.3吋超廣溫IPS-TFT搭載投射電容式觸控面板 (PCAP)顯示器模組，解析度為800x480像素。模組內建HX8264和HX8664驅動器IC，支援24-bit RGB介面。 WF43XTWAGDNG0採用IPS面板技術具有廣視角左：80 / 右：80 / 上：80 / 下：80度 (典型值)；高對比度800：1 (典型值)，亮度500 nits (典型值)，模組採用亮面玻璃，螢幕長寬比為16：9。此款搭載的電容式觸控面板內建ILI2130 IC，支援I2C介面，支援多點觸控功能。
WF43XTWAGDNG0電源電壓 (VCC) 為3.0V至~3.6V，典型值為3.3V，模組工作溫度為-30℃~+80℃，儲存溫度為-30℃~+80℃。此外，WF43X型號同時提供無觸控選項，產品料號為WF43XTWAGDNN0。
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WF101KTYAPLNN0– 10.1 吋1280x800 IPS TFT模組
WF101KTYAPLNN0是一款10.1吋IPS TFT-LCD 模組, 解析度為1280x800 像素。 WF101K模組內建EK79202B1驅動IC，支援LVDS介面，WF101KTYAPLNN0採用IPS TFT面板技術具有廣視角特性，模組視角為左:80 / 右:80 / 上:80 / 下:80 度 (典型值)，對比度為1000:1 (典型值)、亮度350 nits (典型值)、螢幕長寬比16:10，模組採防眩光玻璃表面。WF101K型號有電容式觸控面板(PCAP)及電阻式觸控面板(RTP)供客戶選擇。
此模組電源電壓(VCC) 範圍3.0V ~3.5V，典型值為 3.3V;其工作電壓為-20℃ ~ +70℃，儲存溫度-30℃ ~+80℃。
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WF101LSYAPLNN0 – 10.1吋1280x800高亮 IPS TFT模組
WF101LSYAPLNN0是一款10.1吋高亮IPS TFT-LCD 模組，解析度為1280x800 像素。 WF101L模組內建EK79202B1驅動IC，支援LVDS傳輸介面，WF101LSYAPLNN0採用IPS TFT面板技術具有廣視角特性，模組視角為左:80 / 右:80 / 上:80 / 下:80 度 (典型值)，對比度為1000:1 (典型值)、高亮度1100 nits (典型值)、螢幕長寬比16:10，此模組採防眩光玻璃表面。WF101L型號有電容式觸控面板(PCAP)及電阻式觸控面板(RTP)供客戶選擇。
此模組電源電壓(VCC) 範圍3.0V ~3.5V，典型值為 3.3V;其工作電壓為-20℃ ~ +70℃，儲存溫度-30℃ ~+80℃。
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認識顯示介面
前言:
Winstar提供包括TN/STN LCD、OLED和TFT在內的數千種顯示器模組，而在這些顯示器模組中，有許多不同類型的介面可將圖像數據傳送到顯示器模組。客戶可能會問，哪個是最好的？或哪個可以滿足產品要求？本文針對顯示介面的數據傳輸議題進行探討。
顯示介面最主要的問題就是「通訊頻寬」，為什麼通訊頻寬會是主要問題？通訊頻寬表示在一通訊介面中，其數據傳輸量的衡量。所以，通訊頻寬會影響顯示器對資料的傳送/接收速率，進而影響顯示器的刷新率，也就是顯示器效能。
介紹:
目前市面上廣為人知的顯示器介面有以下這些:
1.並列式(Parallel)
1.1 MCU 介面8080/6800
使用8位元資料匯流排，硬體架構需要8條資料線及3條控制線，所需要的引腳數較多。
當控制訊號啟動後，顯示資料便可透過資料線來傳送；而通訊頻寬取決於驅動IC 上的啟動運行速度。以QVGA 320×240 點陣式LCD為例，在IC訊號啟動後，通訊頻寬將為「320 × 240 ÷ 8位元(資料寬度) × 60 fps (frame per second) = 576KHz」。 優點：早期架構，控制簡單，無須時脈或同步訊號；功耗低，適合小尺寸顯示器產品。
1.2 並列式RGB 16/18/24位元
RGB介面就是透過並行方式，將驅動時序透過資料的輸入/輸出傳送到顯示器驅動IC，包括R/ G/ B資料、垂直同步訊號(V-SYNC, Vertical synchronizing signal)、水平同步訊號(H-SYNC, Horizontal synchronizing signal)、資料致能(DE, Data Enable)訊號，以及時脈訊號PCLK (Pixel Clock)，RGB666的顯示介面如下：
顯示資料的傳送方式同1.1，但顯示器的解析度更高；以WVGA 800×480 (像素)為例，通訊頻寬為「800 × 480 × 60 fps (frame per second) = 23.04Mhz (畫素時脈)」 優點: 成本低廉但螢幕解析度受限於時脈訊號的頻率，且色彩深度越高則需要的實體接線數越多，適合小尺寸顯示器使用。
2.串列式(Serial)
2.1 序列週邊介面(SPI)
SPI為一主從式架構，通常有一個Master (主設備)和一個或多個Slave (從設備)。介面上共有4支接腳，對接方法及硬體結構如下：
MOSI (Master Output, Slave Input):主設備數據輸出、從設備數據輸入
MISO (Master Input, Slave Output):主設備數據輸入、從設備數據輸出
SCLK (Serial Clock):時脈信號，由主設備產生並控制
CS /SS (Chip Select/Slave Select): 從設備選擇信號，由主設備控制；從設備只有在 CS信號為低電位時，才會對主設備的操作指令有反應
SPI介面下，顯示資料按順序傳送，以QVGA 320×240 (像素)為例，通訊頻寬為「320 × 240 × 16位元(色彩深度) × 30 fps (frame per second) = 36.864 Mhz」 優點--成本低廉: 結構簡單、引腳數少，適合字元型顯示器。
2.2 積體電路介接匯流排(或I²C匯流排) (I²C)
不同於SPI的點→點(或點→多點)結構，I²C以匯流排型式介接，同時排上允許多個主設備和多個從設備串連，介接方法及硬體結構如下：
I²C的架構比SPI更簡單，只有兩條訊號線：資料線(SDA, Serial Data Line)及時脈線(SCL, Serial Clock Line)，通訊頻寬如下：
Standard mode = 100K bit/s.
Full speed mode = 400K bit/s.
Fast mode = 1M bit/s.
High speed mode = 3.2M bit/s.
優點--成本低廉: 結構與引腳數都比SPI更簡單、更少，適合字元型顯示器。
2.3 Serial RGB 6/8 bits.
顯示以 RGB 順序傳輸的數據。顯示介面的通訊頻寬為QVGA 320 * 240 (pixels) * 3 dot * 30 fps = 6912000 Hz (DCLK).
2.4 LVDS:低電壓差分訊號
LVDS (Low voltage differential signaling)是在1994年推出的技術標準，LVDS規範了差分訊號與串聯訊號標準，但請注意它並不是一個通訊協定。LVDS能在低電壓下、以高訊訊號進行資料傳輸，且僅需透過一條便宜的雙絞銅線即可實現。
LVDS只是一物理層規範，並非韌體層的介面協定。在LVDS資料層上，有許多資料通訊標準和應用程序，並添加在開放式系統互聯(Open System Interconnection)模型中的資料鏈結層，例如FPD(Flat Panel Display)-Link，平板顯示鏈結。
在早期，筆記型電腦和LCD顯示器供應商在提及他們的通訊協議時，常誤使用「LVDS」而非「FPD-Link」，久而久之「LVDS」便錯誤地成為平板顯示鏈結中，影像顯示的工程詞彙同義字。
2.5 行動產業處理器介面(攝像串列介面CSI /顯示串列介面 DSI)
MIPI聯盟旨在降低行動設備中顯示控制器的成本，一般是針對LCD和類似的顯示技術。MIPI定義了主機、圖像數據訊號源，和目標設備之間的串聯總線及通訊協議。
DSI (Display Serial Interface, 顯示串列介面)定義高速物理層中，例如: 4.5Gbit/每秒/每通道的物理層(PHY, physical)，其差分訊號點對點串聯總線。該總線包括一個高速時鐘通道和一個(或多個)數據通道。
總線上的圖像數據與水平、垂直間隔的信號交錯。為節省顯示器的暫存器，數據資料被即時傳輸到顯示器而非被儲存在設備中。然而這也意味著設備必須不斷刷新(以每秒30或60幀的速度)，否則圖像將會遺失；圖像數據僅在HS模式(Horizontal-SYNC mode)下發送。在HS模式下，指令會在垂直區間傳輸。
使用MCU 8080/6800介面測試案例分享
有一顆LCD控制器面臨停產，客戶希望可以設計一塊控制板可以腳位兼容。為了兼容介面我們硬體工程師設計一塊MCU介面的控制板。實驗結果ENABLE訊號至少需要9.92uS(如下圖Channel1)，這意味著通訊頻寬最大約為100KBPS。
當我們將ENABLE時間縮短至9.84uS(通訊速率大約101KBPS)，就會出現一些缺陷如下圖所示
顯示介面的比較
談完這麼多顯示介面後，究竟是哪種介面最好呢？ 其實，介面間並沒有所謂的最好或最不好，只有適合與不適合產品的應用；因此這邊提供以下表格，針對本文所介紹的各種介面，提供多面向的優劣勢分析，讓您能透過分析與比較來找出最適合自己產品的顯示介面！
| 顯示介面 | 解析度 | 傳輸速度 | 引腳數 | 雜訊 | 功耗 | 傳輸距離 | 成本 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 微控制器 8080/6800 | 中 | 低 | 較多 | 中等 | 低 | 短 | 低 |
| RGB 16/18/24 | 中 | 快 | 較多 | 最糟 | 高 | 短 | 低 |
| SPI | 小 | 低 | 較少 | 中等 | 低 | 短 | 低 |
| I²C | 小 | 低 | 較少 | 中等 | 低 | 短 | 低 |
| 串列 RGB 6/8 | 中 | 快 | 較少 | 最糟 | 高 | 短 | 低 |
| LVDS | 大 | 快 | 較少 | 最佳 | 低 | 長 | 高 |
| MIPI | 大 | 最快 | 較少 | 最佳 | 低 | 短 | 中 |