细说单片机系统中的lcd接口

2万 · 2023-1-9 16:13

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。目前彩色LCD的连接方式一般有这么几种：MCU接口（也写成MPU接口的），RGB接口，SPI接口VSYNC接口，MIPI接口、MDDI接口，DSI接口等。

应用比较多的就是MCU接口和RGB接口，本文重点介绍这两种接口。

一、MCU接口
因为主要针对单片机的领域在使用，因此得名，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，因此在很多文档中用I80来指MCU-LCD屏。

8080是一种并行接口，别称很多，又叫 DBI(Data Bus interface)数据总线接口，微处理器MPU接口，MCU接口，CPU接口的，实际上都是一回事。

8080接口是由英特尔设计，是一种并行、异步、半双工通信协议，作用是用于外扩RAM、ROM，后来又将其应用到了LCD接口。

数据位传输有8 位， 9 位， 16 位， 18 位，24 位。也就是数据总线的位宽。

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：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来的数据/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。

LCM：（LCD Module）即LCD显示模组、液晶模块，是指将液晶显示器件，连接件，控制与驱动等外围电路，PCB电路板，背光源，结构件等装配在一起的组件。

GRAM：graphics RAM，即图像寄存器，在驱动TFT——LCD显示的芯片ILI9325中，存储要显示的图像信息。

除了数据线（这里是以16位数据为例），其他就是片选、读、写，数据/命令四个引脚。

其实，除了这些引脚，其实还有一个复位引脚RST，通常使用固定数字010来复位。

以上信号并不一定在具体的电路应用中全部使用，比如，有的电路应用为了节省IO口，把片选和复位信号直接连接固定电平，RDX读信号也不做处理，也是可以的。

从上面的描述可以看出，值得注意的一点：向液晶屏传输的不仅有Data数据，还有命令Command。乍一看，觉得向屏幕只需传输像素颜色数据就行了，不熟练的新手往往会忽略了命令传输需求。

因为所谓与液晶屏通信，实际上还是与液晶屏驱动控制芯片在通信，而数字芯片往往都会有各种配置寄存器(除非功能很简单的芯片比如74系列，555等)，也就有了向芯片发送配置命令的需要。

另外需要注意的一点是：使用8080并行接口的LCD驱动芯片，都需要内置GRAM(Graphics RAM), 至少能存储一个屏幕的数据。这是导致使用此接口的屏幕模组一般比使用RGB接口的屏幕模组要贵的原因，RAM还是要成本的。

总的来说：8080接口通过并行总线传输控制命令和数据，并通过往LCM液晶模组自带的GRAM更新数据实现屏幕的刷新。

2万 · 2023-1-9 16:13

二、RGB接口
RGB接口又称DPI(Display Pixel Interface)接口，也是一种并行接口，采用普通的同步、时钟、信号线来传输数据，需搭配SPI或IIC串行总线来传输控制命令使用。

某种程度上，它与8080接口的最大差别就是，RGB接口的数据线与控制线分离，而8080接口是复用的。

另一个不同点是，由于RGB接口是连续传输整屏的像素数据，本身可实现显示数据的刷新，就不再需要GRAM了，这大大的减少了LCM的成本。一般厂家同样尺寸分辨率的LCD模组，RGB接口的相比8080接口的要便宜不少。

RGB模式之所以不需要GRAM的支持，是因为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 ）。

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。

大屏较多采用RGB模式，数据位传输也有16 位、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。

LCD的接口技术从电平角度来讲本质上都是TTL信号。
LCD控制器硬件接口是TTL电平的，LCD这边硬件接口也是TTL电平的。所以他们俩本来是可以直接对接的，手机、平板、开发板都是这样直接对接的（一般用软排线连接）。
TTL电平的缺陷就是不能传递太远，如果LCD屏幕和主板控制器太远（1米甚至更远）就不能直接TTL连接了，要进行转换。

彩色TFT液晶屏主要有2种接口：
1、TTL接口（RGB颜色接口）
2、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，接口线多，传输距离短；
LVDS接口主要用于8寸以上的大尺寸TFT屏，接口传输距离长，线的数量少。

大屏采用较多的模式LVDS，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。