触摸屏显示的接口有很多种,分类也很细。主要取决于TFT液晶屏的驱动方式和控制方式。目前手机上彩色液晶屏的连接方式一般有几种:MCU接口(也写为MPU接口)、RGB接口、SPI接口、VSYNC接口、MIPI接口、MDDI接口、DSI接口等。其中,仅TFT模块有RGB接口。
MCU接口和RGB接口应用比较广泛。
单片机接口
因其主要应用于单片机领域,故而得名。后来广泛应用于低端手机,其主要特点是价格便宜。 MCU-LCD接口的标准术语是Intel提出的8080总线标准,因此很多文档中都用I80来指代MCU-LCD屏。
8080是一种并行接口,又称为DBI(Data Bus Interface)数据总线接口、微处理器MPU接口、MCU接口、CPU接口,其实是同一个东西。
8080接口由Intel设计,是一种并行、异步、半双工通信协议。用于外部扩展RAM和ROM,后来应用于LCD接口。
数据位传输有8位、9位、16位、18位、24位。即数据总线的位宽。
常用的有8位、16位、24位。
优点是:控制简单方便,无需时钟和同步信号。
缺点是:消耗GRAM,因此很难实现大屏(3.8以上)。
对于带有MCU接口的LCM,其内部芯片称为LCD驱动器。主要功能是将上位机发送的数据/命令转换成每个像素点的RGB数据并显示在屏幕上。此过程不需要点、线或帧时钟。
LCM:(LCD Module)即液晶显示模块、液晶模组,是指液晶显示器件、连接器、控制驱动等外围电路、PCB电路板、背光源、结构件等的组装件。
GRAM:图形RAM,即图像寄存器,存储驱动TFT-LCD显示屏的芯片ILI9325中要显示的图像信息。
除数据线(这里以16位数据为例)外,其他为片选、读、写、数据/命令四个引脚。
事实上,除了这些引脚之外,其实还有一个复位引脚RST,通常用固定数字010来复位。
接口示例图如下:
上述信号可能并不全部用于特定的电路应用。例如,在某些电路应用中,为了节省IO端口,也可以直接将片选和复位信号连接到固定电平,而不处理RDX读信号。
从上面的一点值得注意:不仅有Data数据,还有Command被传输到液晶屏。乍一看似乎只需要向屏幕传输像素颜色数据,不熟练的新手往往会忽略命令传输要求。
因为所谓与液晶屏的通信,实际上就是与液晶屏驱动控制芯片的通信,而数字芯片往往有各种配置寄存器(除非是74系列、555等功能非常简单的芯片),所以有也是一个方向筹码。需要发送配置命令。
另外需要注意的是:采用8080并行接口的液晶驱动芯片需要内置GRAM(图形RAM),它可以存储至少一个屏幕的数据。这就是为什么使用该接口的屏幕模组一般比使用RGB接口的屏幕模组要贵,而且RAM还是要花钱的原因。
总的来说:8080接口通过并行总线传输控制命令和数据,通过将数据更新到LCM液晶模块自带的GRAM来刷新屏幕。
TFT液晶屏RGB接口
TFT液晶屏RGB接口又称为DPI(Display Pixel Interface)接口,也是一种并行接口,使用普通的同步、时钟、信号线来传输数据,需要配合SPI或IIC串行总线来传输控制命令。
从某种程度上来说,它与8080接口最大的区别在于,TFT液晶屏RGB接口的数据线和控制线是分离的,而8080接口是复用的。
另一个区别是,由于交互式显示RGB接口不断传输整个屏幕的像素数据,因此可以自行刷新显示数据,因此不再需要GRAM,这大大降低了LCM的成本。对于相同尺寸和分辨率的交互式显示液晶模块,一般厂家的触摸屏显示RGB接口比8080接口便宜很多。
触摸屏显示RGB模式之所以不需要GRAM的支持,是因为RGB-LCD显存是由系统内存代理的,所以它的大小只受系统内存大小的限制,所以RGB-LCD显存的大小只受系统内存大小的限制,所以RGB-LCD显存的大小只受系统内存大小的限制。 LCD可以做得更大尺寸,像现在4.3英寸只能算是入门级,而7英寸和10英寸屏幕在MID中已经开始广泛使用。
然而,在MCU-LCD设计之初,只需考虑单片机的存储器较小,因此将存储器内置于LCD模块中。然后软件通过特殊的显示命令更新显存,所以触摸屏显示MCU屏幕往往不能做得很大。同时,显示更新速度比RGB-LCD慢。显示数据传输模式也存在差异。
触摸屏显示RGB屏幕只需要显存来组织数据。启动显示后,LCD-DMA会自动将显存中的数据通过RGB接口发送到LCM。但MCU屏需要发送绘图命令来修改MCU内部的RAM(即MCU屏的RAM不能直接写入)。
触摸屏显示器RGB的显示速度明显比MCU快,而且在播放视频方面,MCU-LCD也慢一些。
对于触摸屏显示器RGB接口的LCM来说,主机的输出直接是每个像素点的RGB数据,无需进行任何转换(GAMMA校正等除外)。对于该接口,主机中需要一个LCD控制器来生成RGB数据和点、线、帧同步信号。
大多数大屏采用RGB模式,数据位传输也分为16位、18位、24位。
连接一般包括:VSYNC、HSYNC、DOTCLK、CS、RESET,有的还需要RS,其余都是数据线。
交互式显示液晶屏的接口技术从电平角度看本质上是TTL信号。
交互式显示液晶控制器的硬件接口为TTL电平,交互式显示液晶显示器的硬件接口也为TTL电平。所以他们两个本来是可以直接连接的,手机、平板、开发板都是这样直接连接的(一般都是用软排线连接)。
TTL电平的缺点是不能传输太远。如果液晶屏距离主板控制器太远(1米以上),无法直接连接TTL,需要转换。
彩色 TFT LCD 屏幕的接口主要有两种类型:
1.TTL接口(RGB彩色接口)
2. LVDS接口(将RGB颜色封装成差分信号传输)。
液晶屏TTL接口主要用于12.1英寸以下小尺寸TFT屏,接口线多,传输距离短;
液晶屏LVDS接口主要用于8英寸以上大尺寸TFT屏。该接口传输距离远,线路数量少。
大屏采用的LVDS模式较多,控制引脚有VSYNC、HSYNC、VDEN、VCLK。 S3C2440最多支持24个数据引脚,数据引脚为VD[23-0]。
CPU或显卡发送的图像数据是TTL信号(0-5V、0-3.3V、0-2.5V或0-1.8V),而LCD本身接收的是TTL信号,因为TTL信号是高速、长距离传输时性能不好,抗干扰能力比较差。后来又提出了多种传输模式,如LVDS、TDMS、GVIF、P&D、DVI和DFP。其实它们只是将CPU或者显卡发送过来的TTL信号编码成各种信号进行传输,在LCD端对接收到的信号进行解码得到TTL信号。
但无论采用哪种传输方式,其本质的TTL信号都是相同的。
SPI接口
由于SPI是串行传输,传输带宽有限,只能用于小屏幕,一般用于2英寸以下的屏幕,用作液晶屏接口时。并且由于其连线较少,软件控制也比较复杂。所以少用点。
MIPI接口
MIPI(移动工业处理器接口)是ARM、Nokia、ST、TI等公司于2003年建立的联盟。复杂性和增加的设计灵活性。 MIPI联盟下有不同的WorkGroup,定义了一系列手机内部接口标准,如摄像头接口CSI、显示接口DSI、射频接口DigRF、麦克风/扬声器接口SLIMbus等。统一接口标准的优势最重要的是,手机厂商可以根据自己的需求,灵活地从市场上选择不同的芯片和模块,让改变设计和功能变得更快、更方便。
用于液晶屏的MIPI接口全称应该是MIPI-DSI接口,有的文档简称为DSI(Display Serial Interface)接口。
DSI兼容外设支持两种基本操作模式,一种是命令模式,另一种是视频模式。
由此可见,MIPI-DSI接口还同时具备命令和数据通信能力,不需要SPI等接口来帮助传输控制命令。
MDDI接口
高通公司在2004年提出的接口MDDI(移动显示数字接口)可以通过减少连接来提高手机的可靠性并降低功耗。依托高通在移动芯片领域的市场份额,与上述MIPI接口实际上是竞争关系。
MDDI接口基于LVDS差分传输技术,支持最大传输速率3.2Gbps。信号线可以减少到6根,还是很有优势的。
可见MDDI接口仍然需要使用SPI或IIC来传输控制命令,并且它只传输数据本身。
发布时间:2023年9月1日