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智能硬件显示屏(LCD)接口大全,详解各种主流接口的用途和差别

显示屏

智能硬件设备,往往需要一块显示屏作为交互入口。显示屏大,显示的内容多,对硬件系统要求高。简单的智能硬件产品,可以是用小尺寸的显示屏,或段式显示屏,以降低硬件性能要求,从而降低成本。

显示屏的选型,对开发工程师来讲十分重要。硬件工程师要熟知各种显示屏的接口以及使用环境,根据接口选择合适的主控芯片。

设备对外接口:VGA、DVI、HDMI

对于大型智能硬件设备,如广告机、K歌房,一般都采用市场上现有的液晶电视作为显示器。因此接口也是电视常用接口,VGA、DVI、HDMI等。主控端采用多核ARM或x86系统,类似于电脑外接电视的做法。

这些接口和协议都是很标准的,CPU自带接口的话可以直接用,没有的话也可以很方便的使用转换芯片来实现这些接口的输出。

一般智能硬件产品,只设计HDMI视频输出,很少有VGA接口,几乎没有DVI接口

设备对内接口:串口、并口

对于设备本身需要屏幕的,一般不会使用外部接口,而是使用板上数据接口。

  • 小屏(I2C、SPI、UART):

2寸以下的小尺寸LCD屏,或者段式液晶显示屏,显示数据量比较少,普遍采用低速串口,如I2C、SPI、UART。

如果屏幕分辨率超过320x240,使用SPI的话,刷屏速度就会比较慢,所以高分辨率屏幕没有采用低速串口的。

至于I2C和UART,速度比SPI更慢,所以一般只用来驱动段式显示屏或者1寸以下的OLED屏。

屏幕上使用的I2C、SPI和UART,和其他外设使用的都是完全一样的传输协议。

  • 中屏:MCU、RGB:

2寸至7寸的低分辨率LCD屏(不超过1027x768),有一些采用并口传输数据的。根据数据格式可以分为MCU接口和RGB接口。

并口支持的显示数据量不大也不小。能够覆盖720P以下的分辨率,但无法更高。想显示更多数据只能用高速串口。

  • 大屏:MIPI、LVDS:

高分辨率屏,从720P到2K,几乎都是高速串口的接口。主要是MIPI-DSI和LVDS接口。

手机上清一色都是MIPI接口的屏,车载和数码产品上有大量的LVDS接口的屏。

两者都通过低电压高速串口来传输图像数据,类似于USB这样的串口,虽然是串口,但是胜在频率高,传输速度比并口还要快很多。

此类板上高速串口线,对于Layout走线要求比较高,需要严格布置成差分线路,并做好线路阻抗控制。且设计传输距离一般不超过20cm。

转接芯片

CPU和显示屏之间的接口要匹配才能工作。看起来相似的接口并不能直接通用。(如MCU和RGB、MIPI和LVDS)。如果不匹配,需要挂载转接芯片,做一次协议转换之后才能使用

常用的转换芯片有:RGB转MIPI、LVDS转MIPI等。

转接的方式,通常只在特定情况下才使用,例如CPU接口受限、且LCD无法修改。此类芯片一般价格不菲,十几二十块一颗很正常。

如下图的案例,为了在骁龙芯片上使用Google Nest的圆形LCD,不得不使用转接芯片,把CPU的Mipi接口的输出,转化成LCD能接受的RGB接口的数据。


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