Istnieje wiele rodzajów interfejsów do ekranów dotykowych, a klasyfikacja jest bardzo dobra. Zależy to głównie od trybu jazdy i trybu sterowania ekranów TFT LCD. Obecnie istnieje ogólnie kilka trybów połączenia kolorowych wyświetlaczy LCD w telefonach komórkowych: interfejs MCU (zapisany również jako interfejs MPU), interfejs RGB, interfejs SPI, interfejs VSYNC, interfejs MIPI, interfejs MDDI, interfejs DSI itp. Wśród nich są tylko Moduł TFT posiada interfejs RGB.
Interfejs MCU i interfejs RGB są szerzej stosowane.
Interfejs MCU
Ponieważ jest stosowany głównie w mikrokomputerach jednoukładowych, otrzymał taką nazwę. Później jest szeroko stosowany w telefonach komórkowych z niższej półki, a jego główną cechą jest to, że jest tani. Standardowym terminem określającym interfejs MCU-LCD jest standard magistrali 8080 zaproponowany przez firmę Intel, dlatego w wielu dokumentach I80 jest używane w odniesieniu do ekranu MCU-LCD.
8080 to rodzaj interfejsu równoległego, znanego również jako interfejs magistrali danych DBI (interfejs magistrali danych), interfejs mikroprocesora MPU, interfejs MCU i interfejs procesora, które w rzeczywistości są tym samym.
Interfejs 8080 został zaprojektowany przez firmę Intel i jest równoległym, asynchronicznym protokołem komunikacyjnym o półdupleksie. Służy do zewnętrznej rozbudowy pamięci RAM i ROM, a później stosowany w interfejsie LCD.
Do transmisji bitów danych jest 8 bitów, 9 bitów, 16 bitów, 18 bitów i 24 bity. Oznacza to szerokość bitową magistrali danych.
Powszechnie używane są wersje 8-bitowe, 16-bitowe i 24-bitowe.
Zaletą jest to, że sterowanie jest proste i wygodne, bez sygnału zegarowego i synchronizacyjnego.
Wadą jest to, że zużywa się GRAM, przez co trudno uzyskać duży ekran (powyżej 3,8).
W przypadku LCM z interfejsem MCU jego wewnętrzny układ nazywa się sterownikiem LCD. Główną funkcją jest konwersja danych/poleceń wysyłanych przez komputer hosta na dane RGB każdego piksela i wyświetlanie ich na ekranie. Proces ten nie wymaga zegarów punktowych, liniowych ani ramkowych.
LCM: (moduł LCD) to moduł wyświetlacza LCD i moduł ciekłokrystaliczny, który odnosi się do montażu urządzeń wyświetlających ciekłokrystalicznych, złączy, obwodów peryferyjnych, takich jak sterowanie i napęd, płytki drukowane PCB, podświetlenia, części konstrukcyjne itp.
GRAM: graficzna pamięć RAM, czyli rejestr obrazu, przechowuje informacje o obrazie, które mają być wyświetlane w chipie ILI9325 sterującym wyświetlaczem TFT-LCD.
Oprócz linii danych (tutaj jest to przykład danych 16-bitowych), pozostałe to cztery piny do wyboru chipa, odczytu, zapisu i danych/poleceń.
W rzeczywistości oprócz tych pinów istnieje pin resetujący RST, który zwykle jest resetowany ze stałym numerem 010.
Przykładowy schemat interfejsu wygląda następująco:
Nie wszystkie powyższe sygnały mogą być używane w określonych zastosowaniach obwodów. Na przykład w niektórych aplikacjach obwodów, aby zaoszczędzić porty IO, możliwe jest również bezpośrednie podłączenie sygnałów wyboru chipa i resetowania do stałego poziomu, bez przetwarzania sygnału odczytu RDX.
Warto zauważyć z powyższego punktu: na ekran LCD przesyłane są nie tylko dane, ale także polecenia. Na pierwszy rzut oka wydaje się, że wystarczy przesłać na ekran dane o kolorze pikseli, a niewykwalifikowani nowicjusze często ignorują wymagania dotyczące transmisji poleceń.
Ponieważ tak zwana komunikacja z ekranem LCD w rzeczywistości komunikuje się z układem sterującym sterownika ekranu LCD, a układy cyfrowe często mają różne rejestry konfiguracyjne (chyba że układ z bardzo prostymi funkcjami, takimi jak seria 74, 555 itp.), nie ma także chip kierunkowy. Należy wysłać polecenia konfiguracyjne.
Kolejną rzeczą wartą odnotowania jest to, że chipy sterownika LCD korzystające z interfejsu równoległego 8080 wymagają wbudowanej pamięci GRAM (Graphics RAM), która może przechowywać dane z co najmniej jednego ekranu. To jest powód, dla którego moduły ekranowe korzystające z tego interfejsu są generalnie droższe niż te wykorzystujące interfejsy RGB, a pamięć RAM nadal kosztuje.
Ogólnie rzecz biorąc: interfejs 8080 przesyła polecenia sterujące i dane poprzez magistralę równoległą oraz odświeża ekran, aktualizując dane do pamięci GRAM dostarczonej z modułem ciekłokrystalicznym LCM.
Ekrany TFT LCD Interfejs RGB
Ekrany TFT LCD Interfejs RGB, znany również jako interfejs DPI (Display Pixel Interface), jest również interfejsem równoległym, który wykorzystuje zwykłą synchronizację, zegar i linie sygnałowe do przesyłania danych i musi być używany z magistralą szeregową SPI lub IIC do transmisji polecenia sterujące.
W pewnym stopniu największą różnicą między nim a interfejsem 8080 jest to, że linia danych i linia sterująca interfejsu RGB ekranów TFT LCD są oddzielone, podczas gdy interfejs 8080 jest multipleksowany.
Kolejna różnica polega na tym, że interfejs RGB wyświetlacza interaktywnego w sposób ciągły przesyła dane pikseli całego ekranu, może sam odświeżać dane wyświetlacza, dzięki czemu pamięć GRAM nie jest już potrzebna, co znacznie zmniejsza koszt LCM. W przypadku modułów interaktywnych wyświetlaczy LCD o tej samej wielkości i rozdzielczości interfejs RGB wyświetlacza dotykowego ogólnego producenta jest znacznie tańszy niż interfejs 8080.
Powodem, dla którego tryb RGB wyświetlacza dotykowego nie wymaga obsługi pamięci GRAM, jest to, że pamięć wideo RGB-LCD jest obsługiwana przez pamięć systemową, więc jej rozmiar jest ograniczony jedynie rozmiarem pamięci systemowej, więc pamięć RGB-LCD LCD można wykonać w większym rozmiarze, tak jak obecnie 4,3" można uznać jedynie za podstawowy, natomiast w MID-ach zaczynają być powszechnie stosowane ekrany 7" i 10".
Jednak na początku projektowania MCU-LCD należy jedynie wziąć pod uwagę, że pamięć jednoukładowego mikrokomputera jest niewielka, dlatego pamięć jest wbudowana w moduł LCD. Następnie oprogramowanie aktualizuje pamięć wideo za pomocą specjalnych poleceń wyświetlania, więc ekran dotykowy MCU często nie może być bardzo duży. Jednocześnie prędkość aktualizacji wyświetlacza jest wolniejsza niż w przypadku RGB-LCD. Istnieją również różnice w trybach przesyłania danych wyświetlacza.
Ekran dotykowy RGB wymaga jedynie pamięci wideo do porządkowania danych. Po uruchomieniu wyświetlacza LCD-DMA automatycznie prześle dane z pamięci wideo do LCM poprzez interfejs RGB. Jednak ekran MCU musi wysłać polecenie rysowania, aby zmodyfikować pamięć RAM wewnątrz MCU (oznacza to, że pamięci RAM ekranu MCU nie można zapisać bezpośrednio).
Szybkość wyświetlania na ekranie dotykowym RGB jest oczywiście większa niż w przypadku MCU, a jeśli chodzi o odtwarzanie wideo, MCU-LCD jest również wolniejszy.
W przypadku LCM interfejsu RGB wyświetlacza dotykowego wyjściem hosta są bezpośrednio dane RGB każdego piksela, bez konwersji (z wyjątkiem korekcji GAMMA itp.). W przypadku tego interfejsu wymagany jest kontroler LCD w hoście do generowania danych RGB oraz sygnałów synchronizacji punktów, linii i klatek.
Większość dużych ekranów korzysta z trybu RGB, a transmisja bitów danych jest również podzielona na 16 bitów, 18 bitów i 24 bity.
Połączenia zazwyczaj obejmują: VSYNC, HSYNC, DOTCLK, CS, RESET, niektóre wymagają również RS, a reszta to linie danych.
Technologia interfejsu interaktywnego wyświetlacza LCD jest zasadniczo sygnałem TTL z punktu widzenia poziomu.
Interfejs sprzętowy kontrolera interaktywnego wyświetlacza LCD jest na poziomie TTL, a interfejs sprzętowy interaktywnego wyświetlacza LCD jest również na poziomie TTL. Zatem oba urządzenia mogły zostać połączone bezpośrednio. Telefony komórkowe, tablety i płytki rozwojowe są w ten sposób bezpośrednio połączone (zwykle za pomocą elastycznych kabli).
Wadą poziomu TTL jest to, że nie można go przesłać na zbyt dużą odległość. Jeśli ekran LCD jest zbyt daleko od kontrolera płyty głównej (1 metr lub więcej), nie można go bezpośrednio podłączyć do TTL i wymagana jest konwersja.
Istnieją dwa główne typy interfejsów kolorowych ekranów TFT LCD:
1. Interfejs TTL (interfejs kolorów RGB)
2. Interfejs LVDS (pakowanie kolorów RGB w różnicową transmisję sygnału).
Interfejs TTL ekranu ciekłokrystalicznego jest używany głównie w małych ekranach TFT o przekątnej poniżej 12,1 cala, z wieloma liniami interfejsu i krótką odległością transmisji;
Interfejs LVDS ekranu ciekłokrystalicznego jest używany głównie w przypadku dużych ekranów TFT o przekątnej powyżej 8 cali. Interfejs charakteryzuje się dużą odległością transmisji i małą liczbą linii.
Duży ekran przyjmuje więcej trybów LVDS, a piny sterujące to VSYNC, HSYNC, VDEN, VCLK. S3C2440 obsługuje do 24 pinów danych, a piny danych to VD[23-0].
Dane obrazu przesyłane przez procesor lub kartę graficzną to sygnał TTL (0-5 V, 0-3,3 V, 0-2,5 V lub 0-1,8 V), a sam wyświetlacz LCD odbiera sygnał TTL, ponieważ sygnał TTL jest przesyłane z dużą prędkością i na duże odległości. Wydajność czasowa nie jest dobra, a zdolność przeciwzakłóceniowa jest stosunkowo słaba. Później zaproponowano różne tryby transmisji, takie jak LVDS, TDMS, GVIF, P&D, DVI i DFP. W rzeczywistości po prostu kodują sygnał TTL wysyłany przez procesor lub kartę graficzną na różne sygnały do transmisji i dekodują odebrany sygnał po stronie LCD, aby uzyskać sygnał TTL.
Jednak niezależnie od przyjętego trybu transmisji, zasadniczy sygnał TTL jest taki sam.
Interfejs SPI
Ponieważ SPI jest transmisją szeregową, przepustowość transmisji jest ograniczona i można jej używać tylko w przypadku małych ekranów, zazwyczaj ekranów o przekątnej poniżej 2 cali, gdy jest używana jako interfejs ekranu LCD. A ze względu na niewielką liczbę połączeń sterowanie oprogramowaniem jest bardziej skomplikowane. Więc używaj mniej.
Interfejs MIPI
MIPI (Mobile Industry Processor Interface) to sojusz założony przez ARM, Nokię, ST, TI i inne firmy w 2003 roku. złożoność i zwiększona elastyczność projektowania. W ramach MIPI Alliance istnieją różne grupy robocze, które definiują szereg standardów wewnętrznych interfejsów telefonów komórkowych, takich jak interfejs kamery CSI, interfejs wyświetlacza DSI, interfejs częstotliwości radiowej DigRF, interfejs mikrofonu/głośnika SLIMbus itp. Zaletą ujednoliconego standardu interfejsu polega na tym, że producenci telefonów komórkowych mogą elastycznie wybierać różne chipy i moduły z rynku zgodnie ze swoimi potrzebami, dzięki czemu zmiana projektów i funkcji jest szybsza i wygodniejsza.
Pełna nazwa interfejsu MIPI używanego w ekranie LCD powinna brzmieć interfejs MIPI-DSI, a w niektórych dokumentach nazywa się go po prostu interfejsem DSI (Display Serial Interface).
Urządzenia peryferyjne kompatybilne z DSI obsługują dwa podstawowe tryby pracy, jeden to tryb poleceń, a drugi to tryb wideo.
Widać z tego, że interfejs MIPI-DSI ma jednocześnie możliwości przesyłania poleceń i danych i nie potrzebuje interfejsów takich jak SPI do przesyłania poleceń sterujących.
Interfejs MDI
Interfejs MDDI (Mobile Display Digital Interface) zaproponowany przez Qualcomm w 2004 roku może poprawić niezawodność telefonów komórkowych i zmniejszyć zużycie energii poprzez redukcję połączeń. Opierając się na udziale Qualcomma w rynku chipów mobilnych, jest to faktycznie konkurencyjna relacja z powyższym interfejsem MIPI.
Interfejs MDDI oparty jest na technologii transmisji różnicowej LVDS i obsługuje maksymalną prędkość transmisji 3,2 Gb/s. Linie sygnałowe można zredukować do 6, co jest nadal bardzo korzystne.
Można zauważyć, że interfejs MDDI nadal potrzebuje SPI lub IIC do przesyłania poleceń sterujących, a sam przesyła tylko dane.
Czas publikacji: 01 września 2023 r