Interfejs wyświetlacza TFT: Wybór między RGB, SPI, MCU i MIPI

Krajobraz wyświetlaczy TFT interfejsów szybko ewoluuje, napędzany zapotrzebowaniem na wyższą rozdzielczość, niższe zużycie energii i prostszą integrację. Wśród najczęściej używanych interfejsów – RGB, SPI, MCU i MIPI – każdy z nich obsługuje odmienne zastosowania, od sterowania przemysłowego po elektronikę użytkową. Oto, jak te technologie kształtują przyszłość systemów wyświetlania.

1. SPI: Prostota dla wyświetlaczy o niskiej i średniej rozdzielczości
SPI (Serial Peripheral Interface) pozostaje popularnym wyborem dla małych wyświetlaczy TFT, szczególnie w systemach o ograniczonych zasobach. Z zaledwie czterema pinami (MOSI, MISO, SCLK i CS/SS), SPI oferuje prostą konstrukcję sprzętową i minimalne obciążenie MCU. Jednak jego ograniczenia przepustowości ograniczają go do niższych rozdzielczości (np. 480×272) i częstotliwości odświeżania. Na przykład, sterowanie wyświetlaczem QVGA (320×240) przy 30 FPS wymaga prędkości zegara ~36 MHz, co czyni go odpowiednim dla urządzeń smart home lub urządzeń ubieralnych, ale niewystarczającym dla aplikacji intensywnie wykorzystujących wideo. Nowsze sterowniki, takie jak ST7735S i ST7789, optymalizują wydajność SPI, umożliwiając 16-bitową głębię kolorów w kompaktowych konstrukcjach.

2. Interfejsy MCU: Kontrola równoległa dla umiarkowanej wydajności
Równoległe interfejsy w stylu MCU (np. Intel 8080 lub Motorola 6800) wykorzystują 8-/16-bitowe magistrale danych, aby osiągnąć szybszy transfer danych niż SPI. Obsługują rozdzielczości do 480×320 i są idealne dla systemów wbudowanych, gdzie priorytetem są koszty i prostota. Na przykład procesor S3C2440A wykorzystuje sterowanie czasowe podobne do RGB do sterowania TFT w przemysłowych HMI. Pomimo większej liczby pinów (11–21 pinów), interfejsy te unikają złożoności szybkich protokołów szeregowych, co czyni je rozwiązaniem pośrednim dla urządzeń medycznych lub desek rozdzielczych w samochodach.

3. RGB: Szybkie wideo dla większych wyświetlaczy
Interfejs RGB, zaimplementowany za pośrednictwem kontrolerów LCD TFT (LTDC), zapewnia doskonałą wydajność dla rozdzielczości do 1280×800. Przesyłając równoległe dane pikseli z dedykowanymi sygnałami synchronizacji (HSYNC, VSYNC) i zegarem pikseli (PCLK), omija wąskie gardła bufora ramki. Wyświetlacz WVGA (800×480), na przykład, wymaga ~23 MHz PCLK przy 60 FPS. RGB jest powszechne w dużych aplikacjach, takich jak panele przemysłowe, ale duża liczba pinów (do 24 pinów) i wyzwania związane z EMI często wymagają dodatkowego ekranowania.

4. MIPI-DSI: Przyszłość projektów mobilnych i wysokiej rozdzielczości
MIPI DSI (Display Serial Interface) wyróżnia się w aplikacjach o wysokiej rozdzielczości i wrażliwych na moc. Używając sygnalizacji różnicowej z 4–10 liniami danych, zmniejsza liczbę pinów, jednocześnie obsługując rozdzielczości do 1280×800. Wyświetlacze takie jak 10,1-calowy WF101JTYAHMNB0 (1024×600) wykorzystują 4-liniowy MIPI DSI do płynnego wideo 60 FPS z niskimi zakłóceniami elektromagnetycznymi. Chociaż złożoność protokołu wymaga dedykowanych kontrolerów, funkcje takie jak adaptacyjne taktowanie i przepustowość wielu gigabitów sprawiają, że jest to najlepszy wybór dla smartfonów, tabletów i zaawansowanych systemów informacyjno-rozrywkowych w samochodach.