LCD硬件操作原理详解

本文参考自百问网-韦东山驱动大全，旨在探讨当前手机中常见的LCD屏幕。

LCD与OLED的区别

关于LCD和OLED的区别，可以参考以下链接：

https://www.zhihu.com/question/22263252/answer/410201820

不同接口的LCD硬件操作原理

应用工程师眼中的LCD

LCD由一个个像素组成，每行有xres个像素，共有yres行，其分辨率为xres * yres。

只要我们能够控制任意一个像素的颜色，就可以在LCD上绘制文字和图片。

像素的颜色表示

像素的颜色通常用红绿蓝三色来表示，可以使用24位数据或16位数据等格式：

• bpp：bits per pixel，每个像素用多少位来表示。
• 24bpp：实际上使用32位，其中8位未使用，其余24位分别用8位表示红(R)、绿(G)、蓝(B)。
• 16bpp：有rgb565和rgb555两种格式。
  • rgb565：用5位表示红、6位表示绿、5位表示蓝。
  • rgb555：16位数据中用5位表示红、5位表示绿、5位表示蓝，浪费1位。

颜色数据的传输

假设每个像素的颜色用16位来表示，那么一个LCD的所有像素点需要的内存为：xres yres 16 / 8。这块内存称为framebuffer：

• Framebuffer中每块数据对应一个像素。
• 每块数据的大小可能是16位、32位，这取决于LCD上像素的颜色格式。
• 设置好LCD硬件后，只需将颜色数据写入Framebuffer即可。

驱动工程师眼中的LCD

统一的LCD硬件模型

MCU常用的8080接口LCD模组

单片机性能较弱，通常外接一个统一的模组。模组包括Framebuffer、LCD控制器和LCD屏幕。

单片机和模组间的接口包括CS片选信号、RD读、WR写、data bus、cmd/data标记线。标记线用于区分data bus上传输的是数据还是命令。

这种方法的限制是屏幕像素不能太大，因为模组的Framebuffer是SRAM，成本较高，不适合做太大。

MPU常用的TFT RGB接口

嵌入式Linux通常使用TFT RGB接口，内存和LCD控制器集成在SoC内，外部连接一个LCD屏幕。

信号线包括DCLK、RGB数据线、HSYNC、VSYNC、DE：

1、横向移动像素点：DCLK
2、从最右移动到下一行最左：HSYNC
3、从右下角移动到左上角：VSYNC
4、RGB 是数据线
5、DE：data enable

MIPI标准

MIPI表示Mobile Industry Processor Interface，即移动产业处理器接口，是由MIPI联盟发起，为移动应用处理器制定的开放标准和规范。主要用于手机内部接口的标准化，以减少接口复杂性并增加设计的灵活性。

对于LCD，MIPI接口可以分为三类：

• MIPI-DBI (Display Bus Interface)：总线接口，既能发送数据，也能发送命令，常用的8080接口属于DBI接口。
  • Type B (i-80 system), 8-/9-/16-/18-/24-bit bus
  • Type C (Serial data transfer interface, 3/4-line SPI)
• MIPI-DPI (Display Pixel Interface)：像素接口，强调操作单个像素。
  • Supports 24 bit/pixel (R: 8-bit, G: 8-bit, B: 8-bit)
  • Supports 18 bit/pixel (R: 6-bit, G: 6-bit, B: 6-bit)
  • Supports 16 bit/pixel (R: 5-bit, G: 6-bit, B: 5-bit)
• MIPI-DSI (Display Serial Interface)：串行接口，相较于DBI和DPI，DSI需要的接口线大为减少。
  • Supports one data lane/maximum speed 500Mbps
  • Supports DSI version 1.01
  • Supports D-PHY version 1.00