Einführung in die LCD- und CTP-Schnittstelle

Weitere Informationen zu LCDs finden Sie in unserem LCD-Grundlagen Tutorial-Seite.

 

Es gibt mehrere Möglichkeiten, MCU (Microcontroller Unit) oder MPU (Microprocesser Unit) oder CPU (Central Processing Unit) mit LCD zu verbinden.

Abb. 1 Verbindung zwischen MCU und LCD

 

LCD-Treiberwellenform

LCD kann nicht mit DC (Gleichstrom) betrieben werden, es muss mit AC (Alternativstrom) betrieben werden und der Gesamtstrom muss NULL sein. Andernfalls wird das Flüssigkristallmaterial früher oder später beschädigt.

Abb. 2 LCD-Antriebswellenform

 

LCD-Controller vs. Treiber

• Es gibt zwei Arten von Treiber-ICs, gemeinsame Treiber und Segmenttreiber. Gemeinsame Treiber geben Signale aus, um die Reihen oder die Anzahl der Linien zu erzeugen. Die Segmenttreiber geben die notwendigen Signale aus, um die Zeichen oder Spalten zu erzeugen.
• Der Controller-IC empfängt im ASCII- oder JIS-Code geschriebene Daten von der MPU und speichert diese Daten im RAM. Diese Daten werden dann in serielle Zeichenmuster umgewandelt und an den LCD-Treiber-IC übertragen.
• Drive/Controller IC ist wahrscheinlich der am häufigsten in einem Grafikmodul zu findende. Dieser IC empfängt Daten von der MPU und speichert sie im RAM. Außerdem akzeptiert es Befehle direkt von der MPU für sowohl die gemeinsamen als auch die Segmenttreiber.

 

Parallele vs. serielle Schnittstelle

• Die parallele Schnittstelle könnte viele Datenbits gleichzeitig übertragen, abhängig von der Datenbitbreite.
• Die serielle Schnittstelle könnte gleichzeitig nur Ein-Bit-Daten übertragen

 

MCU/Parallele Schnittstelle

• MCU-Schnittstellen umfassen zwei Typen, 6800 und 8080. 8080 ist viel beliebter als 6800. Im Allgemeinen bestehen MCU-Schnittstellen aus 4/8/9/16-Bit-Daten (wie DB0, DB1, , , DB7; Hinweis: 8-Bit ist am beliebtesten Bitbreite), CS (Chipauswahl), RS (Datenregister- oder Befehlsregisterauswahl), RD (Lesefreigabe), WR (Schreibfreigabe).
• PROs: Einfach
• NACHTEILE: Benötigen RAM, Geschwindigkeit ist begrenzt.
• Verwendet in Schwarzweiß, Grafik, kleinem TFT (kleiner als 3.5 Zoll)

 

Abb. 3 MCU/Parallel-Schnittstelle

 

Serielle Schnittstelle

• Serielle Schnittstelle umfasst: I2C, SPI, RS232
• PROs: weniger Verbindung, niedrigere Hardwarekosten
• Nachteile: Software ist komplizierter

 

SPI-Schnittstelle

• SPI (Serial Peripheral Interface Bus) umfasst die folgenden 4 Drähte:
  • SCLK: Serieller Takt (Ausgang vom Master);
  • MOSI; Master-Ausgang, Slave-Eingang (Ausgang vom Master);
  • MISO; Master-Eingang, Slave-Ausgang (Ausgang vom Slave);
  • SS: Slave-Auswahl
• Verwendet in Monoziffer, Zeichen, Grafik-LCD, kleinem TFT, einigen CTP

 

Abb. 4 4-Draht-SPI-Schnittstelle

 

Abb. 5 3-Draht-SPI-Schnittstelle

 

IIC (I²C)-Schnittstelle

• I²C (Inter-Integrated Circuit) umfasst die folgenden 2 Verbindungen.
  • SCL (serielle Taktleitung),
  • SDA (serielle Daten- und Adressleitung).
• Verwendet in einstelligen, Zeichen-, Grafik-LCDs, kleinen TFTs, den meisten CTP

 

Abb. 6 IIC (I²C)-Schnittstelle

 

RGB-Schnittstelle

• Die RGB-Schnittstelle wurde häufig zur Steuerung von großformatigen hochauflösenden LCD-Displays verwendet. Es enthält 6/16/18-Bit-Daten (wie R0, R1, , , G0, G1, , , B0, B1, , , ), VSYNC (vertikale Synchronisation), HSYNC (horizontale Synchronisation).
• Vorteil ist, dass R, G, B-Daten direkt ohne GRAM mit hoher Geschwindigkeit auf das LCD geschrieben werden. Wird normalerweise in großformatigen hochauflösenden LCDs verwendet.
• Der Nachteil ist, dass die LCD-Steuerung komplexer ist und mehr Datenkabel benötigt als die MCU-Schnittstelle.
• Anwendung: Mittelgroßes TFT (3.5" bis 8")
• Die RGB-Schnittstelle umfasst 24 Bit, 18 Bit, 16 Bit

 

Abb. 7 RGB-Schnittstelle

 

Abb. 8 Beispiele für 24-Bit- und 18-Bit-RGB-Schnittstelle

 

LVDS-Schnittstelle

• LVDS (Low-Voltage Differential Signaling) ist ein elektrischer digitaler Signalisierungsstandard, der mit sehr hohen Geschwindigkeiten über kostengünstige Twisted-Pair-Kupferkabel laufen kann.
• Am häufigsten in großen Panels (>7") verwendet

Abb. 9 Beispiel einer LVDS-Schnittstelle

 

MIPI-DSI-Schnittstelle

• MIPI (Mobile Industry Processor Interface) Allianz, DSI (Display Serial Interface)
• Zielt darauf ab, die Kosten von Display-Controllern in einem mobilen Gerät zu senken. Es ist im Allgemeinen auf LCD- und ähnliche Anzeigetechnologien ausgerichtet. Es definiert einen seriellen Bus und ein Kommunikationsprotokoll zwischen dem Host (Quelle der Bilddaten) und dem Gerät (Ziel der Bilddaten).
• Die MIPI-Schnittstelle wird immer beliebter.

 

Abb. 9 Ein Beispiel einer MIPI-Schnittstelle

 

eDP-Schnittstelle

DisplayPort (DP) ist eine digitale Anzeigeschnittstelle, die von einem Konsortium aus PC- und Chipherstellern entwickelt und von der Video Electronics Standards Association (VESA) standardisiert wurde. Die Schnittstelle wird hauptsächlich verwendet, um eine Videoquelle mit einem Anzeigegerät wie einem Computermonitor zu verbinden, und sie kann auch Audio-, USB- und andere Datenformen übertragen.

DisplayPort wurde entwickelt, um VGA, DVI und FPD-Link zu ersetzen. Die Schnittstelle ist durch die Verwendung aktiver oder passiver Adapter abwärtskompatibel mit anderen Schnittstellen wie HDMI und DVI. Es wird hauptsächlich für größere Displays mit höherer Auflösung verwendet.

 

Abb. 10 eDP-Schnittstelle

 

UART-Schnittstelle

Ein universeller asynchroner Empfänger/Sender (UART) ist ein Schaltungsblock, der für die Implementierung der seriellen Kommunikation verantwortlich ist. Im Wesentlichen fungiert der UART als Vermittler zwischen parallelen und seriellen Schnittstellen. An einem Ende des UART befindet sich ein Bus mit etwa acht Datenleitungen (plus einigen Steuerpins), am anderen befinden sich die beiden seriellen Drähte – RX und TX.

Abb. 11 URAT-Schnittstelle

 

USB-Schnittstelle

Ein Universal Serial Bus (USB) ist eine gemeinsame Schnittstelle, die eine Kommunikation zwischen Geräten und einem Host-Controller wie einem Personal Computer (PC) ermöglicht. Es verbindet Peripheriegeräte wie Digitalkameras, Mäuse, Tastaturen, Drucker, Scanner, Mediengeräte, externe Festplatten und Flash-Laufwerke. Es gab vier Generationen von USB-Spezifikationen: USB 1.x, USB 2.0, USB 3.x und USB4.

Es wird häufig in kapazitiven Touchpanel-Verbindungen verwendet.

 

Abb. 12 USB-Schnittstelle

 

HDMI-Schnittstelle

HDMI (High-Definition Multimedia Interface) ist eine proprietäre Audio/Video-Schnittstelle zur Übertragung unkomprimierter Videodaten und komprimierter oder unkomprimierter digitaler Audiodaten von einem HDMI-kompatiblen Quellgerät, wie z. B. einem Anzeigecontroller, zu einem kompatiblen Computermonitor, Videoprojektor, digitales Fernsehen oder digitales Audiogerät. HDMI ist ein digitaler Ersatz für analoge Videostandards.

Da Farb-TFT-LCDs immer beliebter werden, wird HDMI in der Displayindustrie immer beliebter.

 

Abb. 13 HDMI-Schnittstelle

 

RS232

RS232 ist ein Standardprotokoll für die serielle Kommunikation. Es wird zum Verbinden von Computern und ihren Peripheriegeräten verwendet, um einen seriellen Datenaustausch zwischen ihnen zu ermöglichen. Da es die Spannung für den Pfad erhält, der für den Datenaustausch zwischen den Geräten verwendet wird.

• RS232 umfasst die folgenden Verbindungen:
  • RX
  • VSS-Signalmasse
  • Vdd +5V

Abb.. 14 RS232-Schnittstelle

 

RS-232 hat im Vergleich zu späteren Schnittstellen wie RS-422, RS-485 und Ethernet eine niedrigere Übertragungsgeschwindigkeit, kurze maximale Kabellänge, große Spannungsschwankung, große Standardanschlüsse, keine Mehrpunktfähigkeit und begrenzte Multidrop-Fähigkeit. In modernen PCs hat USB RS-232 von den meisten seiner peripheren Schnittstellenrollen verdrängt. Heutzutage sind nur wenige Computer mit RS-232-Ports ausgestattet, sodass man entweder einen externen USB-zu-RS-232-Konverter oder eine interne Erweiterungskarte mit einem oder mehreren seriellen Ports verwenden muss, um eine Verbindung zu RS-232-Peripheriegeräten herzustellen. Dennoch werden RS-232-Schnittstellen dank ihrer Einfachheit und früheren Allgegenwart immer noch verwendet – insbesondere in Industriemaschinen, Netzwerkgeräten und wissenschaftlichen Instrumenten, wo eine Punkt-zu-Punkt-Datenverbindung mit kurzer Reichweite und niedriger Geschwindigkeit völlig ausreichend ist .

 

Wenn Sie Fragen haben, wenden Sie sich bitte an unsere Ingenieure.