Introdução à interface LCD e CTP

Para obter mais informações sobre LCDs, consulte nosso Noções básicas de LCD página de tutoriais.

Existem várias maneiras de conectar MCU (Microcontroller Unit) ou MPU (Microprocesser Unit) ou CPU (Central Processing Unit) com LCD.

Fig. 1 Conexão entre MCU e LCD

LCD que conduz a forma de onda

O LCD não pode ser acionado com DC (Corrente Contínua), ele deve ser acionado com AC (Corrente Alternativa) e a corrente geral deve ser ZERO. Caso contrário, o material de cristal líquido será danificado mais cedo ou mais tarde.

Fig. 2 Forma de onda de condução do LCD

Controlador LCD vs Driver

• Existem dois tipos de Drivers ICs, Drivers Comuns e Drivers de Segmento. Os drivers comuns emitem sinais para criar as linhas ou números de linhas. Os Drivers de Segmento emitem os sinais necessários para criar os caracteres ou colunas.
• O controlador IC recebe dados escritos em código ASCII ou JIS da MPU e armazena esses dados na RAM. Esses dados são então convertidos em padrões de caracteres seriais e transferidos para o IC do driver LCD.
• Drive/Controller IC é provavelmente o mais comumente encontrado em um módulo gráfico. Este IC recebe dados do MPU e os armazena na RAM. Além disso, ele aceita comandos diretamente do MPU para os drivers comuns e de segmento.

Interface paralela vs serial

• A interface paralela pode transmitir dados de muitos bits ao mesmo tempo, dependendo da largura dos bits de dados.
• A interface serial pode transmitir apenas dados de um bit ao mesmo tempo

MCU/Interface Paralela

• A interface MCU inclui dois tipos, 6800 e 8080. 8080 é muito mais popular que 6800. Geralmente, a interface MCU consiste em dados de 4/8/9/16 bits (como DB0, DB1, , , DB7; Nota: 8 bits é o mais popular largura de bits), CS (seleção de chip), RS (registro de dados ou seleção de registro de instrução), RD (habilitação de leitura), WR (habilitação de gravação).
• Prós: Simples
• Contras: Precisa de RAM, a velocidade é limitada.
• Usado em caracteres Mono, gráfico, TFT pequeno (menor que 3.5”)

Fig. 3 MCU/Interface Paralela

Interface Serial

• A interface serial inclui: I2C, SPI, RS232
• PROs: menos conexão, menor custo de hardware
• Contras: O software é mais complicado

Interface SPI

• SPI (Serial Peripheral Interface Bus) inclui os seguintes 4 fios:
  • SCLK: relógio serial (saída do mestre);
  • MOSI; saída master, entrada slave (saída do master);
  • MISSÔ; entrada mestre, saída escrava (saída do escravo);
  • SS: seleção de escravo
• Usado em Mono dígito, caractere, LCD gráfico, TFT pequeno, algum CTP

Fig. 4 Interface SPI de 4 Fios

Fig. 5 Interface SPI de 3 Fios

Interface IIC (I²C)

• I²C (Circuito Inter-Integrado) inclui as 2 conexões a seguir.
  • SCL (fio de relógio serial),
  • SDA (dados seriais e fio de endereço).
• Usado em mono dígito, caractere, LCD gráfico, TFT pequeno, a maioria dos CTP

Fig. 6 Interface IIC (I²C)

Interface RGB

• Interface RGB muitas vezes usado no controle de tela LCD de alta resolução em grande escala. Inclui dados de 6/16/18 bits (como R0, R1, , , G0, G1, , ,B0, B1, , , ), VSYNC (sincronização vertical), HSYNC (sincronização horizontal).
• A vantagem é que os dados R,G,B são gravados diretamente no LCD sem GRAM, de alta velocidade. Normalmente usado em LCD de alta resolução de grande escala.
• A desvantagem é controlar o LCD é mais complexo e precisa de mais fios de dados do que a interface MCU.
• Aplicação: TFT de tamanho médio (3.5” a 8”)
• A interface RGB inclui 24 bits, 18 bits, 16 bits

Fig. 7 Interface RGB

Fig. 8 Exemplos de interface RGB de 24 bits e 18 bits

Interface LVDS

• LVDS (Sinalização diferencial de baixa tensão) é um padrão de sinalização digital elétrica que pode funcionar em velocidades muito altas em cabos de cobre de par trançado de baixo custo.
• Mais usado em painéis grandes (>7”)

Fig. 9 Exemplo de Interface LVDS

Interface MIPI DSI

• Aliança MIPI (Mobile Industry Processor Interface), DSI (Display Serial Interface)
• Visa reduzir o custo de controladores de exibição em um dispositivo móvel. É comumente direcionado para LCD e tecnologias de exibição semelhantes. Define um barramento serial e um protocolo de comunicação entre o host (fonte dos dados da imagem) e o dispositivo (destino dos dados da imagem)
• A interface MIPI está ficando cada vez mais popular.

Fig. 9 Um Exemplo de Interface MIPI

interface eDP

DisplayPort (DP) é uma interface de exibição digital desenvolvida por um consórcio de fabricantes de PCs e chips e padronizada pela Video Electronics Standards Association (VESA). A interface é usada principalmente para conectar uma fonte de vídeo a um dispositivo de exibição, como um monitor de computador, e também pode transportar áudio, USB e outras formas de dados.

O DisplayPort foi projetado para substituir VGA, DVI e FPD-Link. A interface é compatível com outras interfaces, como HDMI e DVI, por meio do uso de adaptadores ativos ou passivos. É usado principalmente para telas de tamanho maior e resolução mais alta.

Fig. 10 Interface eDP

Interface UART

Um receptor/transmissor assíncrono universal (UART) é um bloco de circuitos responsável pela implementação da comunicação serial. Essencialmente, o UART atua como um intermediário entre interfaces paralelas e seriais. Em uma extremidade da UART há um barramento de oito ou mais linhas de dados (mais alguns pinos de controle), na outra estão os dois fios seriais – RX e TX.

Fig. 11 Interface URAT

interface USB

Um Universal Serial Bus (USB) é uma interface comum que permite a comunicação entre dispositivos e um controlador host, como um computador pessoal (PC). Ele conecta dispositivos periféricos como câmeras digitais, mouses, teclados, impressoras, scanners, dispositivos de mídia, discos rígidos externos e unidades flash. Existem quatro gerações de especificações USB: USB 1.x, USB 2.0, USB 3.xe USB4.

É amplamente utilizado em conexões de painel de toque capacitivo.

Fig. 12 Interface USB

Interface HDMI

HDMI (High-Definition Multimedia Interface) é uma interface de áudio/vídeo proprietária para transmissão de dados de vídeo não compactados e dados de áudio digital compactados ou não compactados de um dispositivo de fonte compatível com HDMI, como um controlador de exibição, para um monitor de computador compatível, projetor de vídeo, televisão digital ou dispositivo de áudio digital. HDMI é um substituto digital para padrões de vídeo analógico.

Com o LCD TFT colorido cada vez mais popular, o HDMI está se tornando popular na indústria de exibição.

Fig. 13 Interface HDMI

RS232

RS232 é um protocolo padrão usado para comunicação serial, é usado para conectar o computador e seus dispositivos periféricos para permitir a troca de dados seriais entre eles. Como obtém a tensão para o caminho utilizado para a troca de dados entre os dispositivos.

• RS232 inclui as seguintes conexões:
  • RX
  • Terra de Sinal VSS
  • VDD +5V

FIG. 14 Interface RS232

O RS-232, quando comparado a interfaces posteriores, como RS-422, RS-485 e Ethernet, possui velocidade de transmissão mais baixa, comprimento máximo de cabo curto, grande oscilação de tensão, conectores padrão grandes, sem capacidade multiponto e capacidade multiponto limitada. Nos computadores pessoais modernos, o USB deslocou o RS-232 da maioria de suas funções de interface periférica. Poucos computadores vêm equipados com portas RS-232 hoje, então deve-se usar um conversor USB-para-RS-232 externo ou uma placa de expansão interna com uma ou mais portas seriais para conectar os periféricos RS-232. No entanto, graças à sua simplicidade e onipresença no passado, as interfaces RS-232 ainda são usadas - particularmente em máquinas industriais, equipamentos de rede e instrumentos científicos onde uma conexão de dados com fio de curto alcance, ponto a ponto e baixa velocidade é totalmente adequada .

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