Wprowadzenie do interfejsu LCD i CTP

Więcej informacji na temat wyświetlaczy LCD można znaleźć w naszym Podstawy LCD strona samouczka.

 

Istnieje kilka sposobów podłączenia MCU (jednostka mikrokontrolera) lub MPU (jednostka mikroprocesorowa) lub CPU (jednostka centralna) z wyświetlaczem LCD.

Rys. 1 Połączenie między MCU a LCD

 

Przebieg jazdy LCD

LCD nie może być zasilany prądem stałym (prąd stały), musi być zasilany prądem przemiennym (prąd przemienny), a całkowity prąd musi wynosić ZERO. W przeciwnym razie materiał ciekłokrystaliczny prędzej czy później zostanie uszkodzony.

Rys. 2 Przebieg jazdy na wyświetlaczu LCD

 

Kontroler LCD a sterownik

• Istnieją dwa rodzaje sterowników IC, sterowniki wspólne i sterowniki segmentowe. Common Drivers wyprowadzają sygnały w celu utworzenia rzędów lub numerów linii. Sterowniki segmentu wyprowadzają sygnały niezbędne do utworzenia znaków lub kolumn.
• Kontroler IC odbiera dane zapisane w kodzie ASCII lub JIS z MPU i przechowuje te dane w pamięci RAM. Dane te są następnie konwertowane na szeregowe wzorce znaków i przesyłane do układu scalonego sterownika LCD.
• Układ scalony napędu/kontrolera jest prawdopodobnie najczęściej spotykany w module graficznym. Ten układ scalony odbiera dane z MPU i przechowuje je w pamięci RAM. Ponadto akceptuje polecenia bezpośrednio z MPU zarówno dla sterowników wspólnych, jak i segmentowych.

 

Interfejs równoległy i szeregowy

• Interfejs równoległy może przesyłać wiele bitów danych w tym samym czasie, w zależności od szerokości bitów danych.
• Interfejs szeregowy może przesyłać tylko jednobitowe dane w tym samym czasie

 

Interfejs MCU/równoległy

• Interfejs MCU obejmuje dwa typy, 6800 i 8080. 8080 jest znacznie bardziej popularny niż 6800. Ogólnie interfejs MCU składa się z 4/8/9/16 bitów danych (takich jak DB0, DB1, , , DB7; Uwaga: 8 bitów jest najpopularniejszym szerokość bitów), CS (wybór układu), RS (wybór rejestru danych lub rejestru instrukcji), RD (umożliwienie odczytu), WR (umożliwienie zapisu).
• Plusy: Proste
• Wady: Potrzebujesz pamięci RAM, prędkość jest ograniczona.
• Używany w postaci mono, graficzny, mały TFT (mniejszy niż 3.5”)

 

Rys. 3 Interfejs MCU/równoległy

 

Interfejs szeregowy

• Interfejs szeregowy obejmuje: I2C, SPI, RS232
• ZALETY: mniej połączenia, niższy koszt sprzętu
• MINUSY: Oprogramowanie jest bardziej skomplikowane

 

SPI Interfejs

• SPI (Serial Peripheral Interface Bus) zawiera następujące 4 przewody:
  • SCLK: zegar szeregowy (wyjście z mastera);
  • MOSI; wyjście master, wejście slave (wyjście z mastera);
  • MISO; wejście master, wyjście slave (wyjście z slave);
  • SS: wybór niewolnika
• Używane w Mono cyfra, znak, graficzny LCD, mały TFT, niektóre CTP

 

Rys. 4 4-przewodowy interfejs SPI

 

Rys. 5 3-przewodowy interfejs SPI

 

Interfejs IIC (I²C)

• I²C (obwód zintegrowany) obejmuje następujące 2 połączenia.
  • SCL (szeregowy przewód zegarowy),
  • SDA (przewód danych szeregowych i adres).
• Używane w Mono cyfra, znak, graficzny LCD, mały TFT, większość CTP

 

Rys. 6 Interfejs IIC (I²C)

 

Interfejs RGB

• Interfejs RGB był często używany do sterowania wielkoformatowym wyświetlaczem LCD o wysokiej rozdzielczości. Zawiera dane 6/16/18 bitów (takie jak R0, R1, , , G0, G1, , ,B0, B1, , , ), VSYNC (synchronizacja pionowa), HSYNC (synchronizacja pozioma).
• Zaletą jest to, że dane R, G, B są zapisywane bezpośrednio na wyświetlaczu LCD bez grama, z dużą prędkością. Zwykle używany w wielkoformatowych wyświetlaczach LCD o wysokiej rozdzielczości.
• Wadą jest to, że sterowanie LCD jest bardziej złożone i wymaga więcej przewodów danych niż interfejs MCU.
• Zastosowanie: TFT średniej wielkości (od 3.5” do 8”)
• Interfejs RGB zawiera 24-bitowy, 18-bitowy, 16-bitowy

 

Rys. 7 Interfejs RGB

 

Rys. 8 Przykłady 24-bitowego i 18-bitowego interfejsu RGB

 

Interfejs LVDS

• LVDS (niskonapięciowa sygnalizacja różnicowa) to elektryczny standard sygnalizacji cyfrowej, który może działać z bardzo dużymi prędkościami za pośrednictwem niedrogich miedzianych skrętek dwużyłowych.
• Najczęściej używane w dużych panelach (>7”)

Rys. 9 Przykład interfejsu LVDS

 

Interfejs MIPI DSI

• Sojusz MIPI (interfejs procesora mobilnego), DSI (interfejs Display Serial)
• Ma na celu obniżenie kosztów kontrolerów wyświetlacza w urządzeniu mobilnym. Jest powszechnie ukierunkowany na LCD i podobne technologie wyświetlania. Definiuje magistralę szeregową i protokół komunikacyjny między hostem (źródłem danych obrazu) a urządzeniem (miejsce docelowe danych obrazu)
• Interfejs MIPI staje się coraz bardziej popularny.

 

Rys. 9 Przykład interfejsu MIPI

 

interfejs eDP

DisplayPort (DP) to cyfrowy interfejs wyświetlania opracowany przez konsorcjum producentów komputerów i układów scalonych oraz standaryzowany przez stowarzyszenie Video Electronics Standards Association (VESA). Interfejs służy przede wszystkim do podłączenia źródła wideo do urządzenia wyświetlającego, takiego jak monitor komputerowy, a także może przenosić dane audio, USB i inne.

DisplayPort został zaprojektowany w celu zastąpienia VGA, DVI i FPD-Link. Interfejs jest wstecznie kompatybilny z innymi interfejsami, takimi jak HDMI i DVI, dzięki zastosowaniu aktywnych lub pasywnych adapterów. Jest używany głównie do wyświetlaczy o większych rozmiarach i wyższej rozdzielczości.

 

Rys. 10 Interfejs eDP

 

Interfejs UART

Uniwersalny asynchroniczny odbiornik/nadajnik (UART) to blok obwodów odpowiedzialnych za realizację komunikacji szeregowej. Zasadniczo UART działa jako pośrednik między interfejsami równoległymi i szeregowymi. Na jednym końcu UART jest magistrala składająca się z około ośmiu linii danych (plus kilka pinów sterujących), a na drugim są dwa przewody szeregowe – RX i TX.

Rys. 11 Interfejs URAT

 

Interfejs USB

Uniwersalna magistrala szeregowa (USB) to wspólny interfejs, który umożliwia komunikację między urządzeniami a kontrolerem hosta, takim jak komputer osobisty (PC). Łączy urządzenia peryferyjne, takie jak aparaty cyfrowe, myszy, klawiatury, drukarki, skanery, urządzenia multimedialne, zewnętrzne dyski twarde i dyski flash. Istniały cztery generacje specyfikacji USB: USB 1.x, USB 2.0, USB 3.x i USB4.

Jest szeroko stosowany w połączeniach pojemnościowych paneli dotykowych.

 

Rys. 12 Interfejs USB

 

Interfejs HDMI

HDMI (High-Definition Multimedia Interface) to zastrzeżony interfejs audio/wideo do przesyłania nieskompresowanych danych wideo i skompresowanych lub nieskompresowanych cyfrowych danych audio z urządzenia źródłowego zgodnego z HDMI, takiego jak kontroler wyświetlania, do kompatybilnego monitora komputerowego, projektora wideo, telewizja cyfrowa lub cyfrowe urządzenie audio. HDMI to cyfrowy zamiennik analogowych standardów wideo.

Wraz z coraz większą popularnością kolorowego TFT LCD, HDMI staje się coraz bardziej popularne w branży wyświetlaczy.

 

Rys. 13 Interfejs HDMI

 

RS232

RS232 jest standardowym protokołem używanym do komunikacji szeregowej, służy do łączenia komputera i jego urządzeń peryferyjnych w celu umożliwienia szeregowej wymiany danych między nimi. Ponieważ uzyskuje napięcie dla ścieżki używanej do wymiany danych między urządzeniami.

• RS232 obejmuje następujące połączenia:
  • RX
  • Masa sygnału VSS
  • Vdd +5v

Rys. 14 Interfejs RS232

 

RS-232, w porównaniu z późniejszymi interfejsami, takimi jak RS-422, RS-485 i Ethernet, charakteryzuje się niższą prędkością transmisji, krótką maksymalną długością kabla, dużym wahaniem napięcia, dużymi standardowymi złączami, brakiem obsługi wielopunktowej i ograniczoną obsługą wielopunktową. We współczesnych komputerach osobistych USB wyparło RS-232 z większości jego funkcji interfejsu peryferyjnego. Niewiele komputerów jest obecnie wyposażonych w porty RS-232, więc aby podłączyć się do urządzeń peryferyjnych RS-232, należy użyć zewnętrznego konwertera USB-RS-232 lub wewnętrznej karty rozszerzeń z jednym lub kilkoma portami szeregowymi. Niemniej jednak, dzięki swojej prostocie i dawnej wszechobecności, interfejsy RS-232 są nadal używane – szczególnie w maszynach przemysłowych, sprzęcie sieciowym i instrumentach naukowych, gdzie przewodowe połączenie danych krótkiego zasięgu, punkt-punkt, o niskiej prędkości jest w pełni wystarczające .

 

Jeśli masz jakieś pytania, skontaktuj się z nami nasi inżynierowie.