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[经验]

嵌入式LCD的驱动控制方式

2020-9-24 15:29:12  91 LCD 嵌入式 MCU
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LCD的接口有多种,分类很细。主要看 LCD 的驱动方式和控制方式,目前手机上的彩色 LCD 的连接方式一般有这么几种:MCU 模式,RGB 模式,SPI 模式,VSYNC 模式,MDDI 模式,DSI 模式。MCU 模式(也写成 MPU 模式的)。只有 TFT 模块才有 RGB 接口。

但应用比较多的就是 MUC 模式和 RGB 模式,区别有以下几点:

1.MCU 接口:会解码命令,由 timing generator 产生时序信号,驱动 COM 和 SEG 驱器。

RGB 接口:在写 LCD register setting 时,和 MCU 接口没有区别。区别只在于图像的写入方式。

2. 用 MCU 模式时由于数据可以先存到 IC 内部 GRAM 后再往屏上写,所以这种模式 LCD 可以直接接在 MEMORY 的总线上。

用 RGB 模式时就不同了,它没有内部 RAM,HSYNC,VSYNC,ENABLE,CS,RESET,RS 可以直接接在 MEMORY 的 GPIO 口上,用 GPIO 口来模拟波形 .

3.MPU 接口方式:显示数据写入 DDRAM,常用于静止图片显示。

RGB 接口方式:显示数据不写入 DDRAM,直接写屏,速度快,常用于显示视频或动画用。

MCU 接口和 RGB 接口主要的区别是:

MCU 接口方式:显示数据写入 DDRAM,常用于静止图片显示。

RGB 接口方式:显示数据不写入 DDRAM,直接写屏,速度快,常用于显示视频或动画用。

MCU 模式
因为主要针对单片机的领域在使用,因此得名 . 后在中低端手机大量使用,其主要特点是价格便宜的。MCU-LCD 接口的标准术语是 Intel 提出的 8080 总线标准,因此在很多文档中用 I80 来指 MCU-LCD 屏。主要又可以分为 8080 模式和 6800 模式,这两者之间主要是时序的区别。数据位传输有 8 位,9 位,16 位,18 位,24 位。连线分为:CS/,RS(寄存器选择),RD/,WR/,再就是数据线了。优点是:控制简单方便,无需时钟和同步信号。缺点是:要耗费 GRAM,所以难以做到大屏(3.8 以上)。对于 MCU 接口的 LCM,其内部的芯片就叫 LCD 驱动器。主要功能是对主机发过的数据 / 命令,进行变换,变成每个象素的 RGB 数据,使之在屏上显示出来。这个过程不需要点、行、帧时钟。

MCU 接口的 LCD 的 DriverIC 都带 GRAM,Driver IC 作为 MCU 的一片协处理器,接受 MCU 发过来的 Command/Data,可以相对独立的工作。对于 MCU 接口的 LCM(LCD Module),其内部的芯片就叫 LCD 驱动器。主要功能是对主机发过的数据 / 命令,进行变换,变成每个象素的 RGB 数据,使之在屏上显示出来。这个过程不需要点、行、帧时钟。

M6800 模式
M6800 模式支持可选择的总线宽度 8/9/16/18-bit(默认为 8 位),其实际设计思想是与 I80 的思想是一样的,主要区别就是该模式的总线控制读写信号组合在一个引脚上(/WR),而增加了一个锁存信号(E)数据位传输有 8 位,9 位,16 位和 18 位。



I8080 模式
I80 模式连线分为:CS/,RS(寄存器选择),RD/,WR/,再就是数据线了。优点是:控制简单方便,无需时钟和同步信号。缺点是:要耗费 GRAM,所以难以做到大屏(QVGA 以上)。



MCU 接口标准名称是 I80,管脚的控制脚有 5 个:

CS 片选信号

RS (置 1 为写数据,置 0 为写命令)

/WR (为 0 表示写数据) 数据命令区分信号

/RD (为 0 表示读数据)

RESET 复位 LCD( 用固定命令系列 0 1 0 来复位)

VSYNC 模式
该模式其实就是就是在 MCU 模式上加了一个 VSYNC 信号,应用于运动画面更新,这样就与上述两个接口有很大的区别。该模式支持直接进行动画显示的功能,它提供了一个对 MCU 接口最小的改动,实现动画显示的解决方案。在这种模式下,内部的显示操作与外部 VSYNC 信号同步。可以实现比内部操作更高的速率的动画显示。但由于其操作方式的不同,该模式对速率有一个限制,那就是对内部 SRAM 的写速率一定要大于显示读内部 SRAM 的速率。



RGB 模式
大屏采用较多的模式,数据位传输也有 6 位,16 位和 18 位,24 位之分。连线一般有:VSYNC,HSYNC,DOTCLK,CS,RESET,有的也需要 RS,剩下就是数据线。它的优缺点正好和 MCU 模式相反。

MCU-LCD 屏它与 RGB-LCD 屏主要区别在于显存的位置。RGB-LCD 的显存是由系统内存充当的,因此其大小只受限于系统内存的大小,这样 RGB-LCD 可以做出较大尺寸,象现在 4.3"只能算入门级,而 MID 中 7",10"的屏都开始大量使用。而 MCU-LCD 的设计之初只要考虑单片机的内存较小,因此都是把显存内置在 LCD 模块内部 . 然后软件通过专门显示命令来更新显存,因此 MCU 屏往往不能做得很大。同时显示更新速度也比 RGB-LCD 慢。显示数据传输模式也有差别。RGB 屏只需显存组织好数据。启动显示后,LCD-DMA 会自动把显存中的数据通过 RGB 接口送到 LCM。而 MCU 屏则需要发送画点的命令来修改 MCU 内部的 RAM(即不能直接写 MCU 屏的 RAM)。所以 RGB 显示速度明显比 MCU 快,而且播放视频方面,MCU-LCD 也比较慢。

对于 RGB 接口的 LCM,主机输出的直接是每个象素的 RGB 数据,不需要进行变换(GAMMA 校正等除外),对于这种接口,需要在主机部分有个 LCD 控制器,以产生 RGB 数据和点、行、帧同步信号。





彩色 TFT 液晶屏主要有 2 种接口:TTL 接口(RGB 颜色接口), LVDS 接口(将 RGB 颜色打包成差分信号传输)。TTL 接口主要用于 12.1 寸一下的小尺寸 TFT 屏,LVDS 接口主要用于 8 寸以上的大尺寸 TFT 屏。TTL 接口线多,传输距离短;LVDS 接口传输距离长,线的数量少。大屏采用较多的模式,控制脚是 VSYNC,HSYNC,VDEN,VCLK, S3C2440 最高支持 24 个数据脚,数据脚是 VD[23-0]。

CPU 或显卡发出的图像数据是 TTL 信号(0-5V、0-3.3V、0-2.5V、或 0-1.8V),LCD 本身接收的也是 TTL 信号,由于 TTL 信号在高速率的长距离传输时性能不佳,抗干扰能力比较差,后来又提出了多种传输模式,比如 LVDS、TDMS、GVIF、P&D、DVI 和 DFP 等。他们实际上只是将 CPU 或显卡发出的 TTL 信号编码成各种信号以传输,在 LCD 那边将接收到的信号进行解码得到 TTL 信号。

但是不管采用何种传输模式,本质的 TTL 信号是一样的。

注意:TTL/LVDS 分别是两种信号的传输模式,TTL 是高电平表示 1,低电平表示 0 的模式,LVDS 是正负两个对应波形,用两个波形的差值来表示当前是 1 还是 0

SPI 模式
采用较少,有 3 线和 4 线的,连线为 CS/,SLK,SDI,SDO 四根线,连线少但是软件控制比较复杂。

MDDI 模式(MobiL€€E€€displayDigitalInteRFace)

高通公司于 2004 年提出的接口 MDDI,通过减少连线可提高移动电话的可靠性并降低功耗,这将取代 SPI 模式而成为移动领域的高速串行接口。 连线主要是 host_data,host_strobe,client_data,client_strobe,power,GND 几根线。

DSI 模式
该模式串行的双向高速命令传输模式,连线有 D0P,D0N,D1P,D1N,CLKP,CLKN。

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