Auswahl der LCD-Schnittstelle: RGB, LVDS, eDP und MIPI DSI

Ein LCD-Bildschirm kann zwar die richtige Größe, Helligkeit und Auflösung haben, aber dennoch nicht mit Ihrem Mainboard kompatibel sein. Selbst ein passender Anschluss garantiert nicht, dass der Bildschirm funktioniert.

Beginnen Sie mit dem verfügbaren Display-Ausgang der Platine und den genauen Eingangsanforderungen des LCD-Displays. Prüfen Sie anschließend die Taktung, die elektrische Kompatibilität, die Kabelführung und die Softwareunterstützung. RGB, LVDS, eDP und MIPI DSI können alle in Industriegeräten eingesetzt werden, wenn Platine, Display und Anschluss richtig aufeinander abgestimmt sind.

Dieser Artikel befasst sich mit den internen Verbindungen zwischen einem Mainboard oder einem Grafikcontroller und einem LCD-Modul. Informationen zu externen Verbindungen zwischen Computer und Monitor finden Sie in unserem Leitfaden zu HDMI, DisplayPort und USB-C.

LCD-Schnittstellen im Vergleich auf einen Blick

Schnittstelle	Wie die Anzeigedaten übertragen werden	Wichtigste Auswahlkriterien
Paralleles RGB, oft auch als TTL bezeichnet	Leitet Pixeldaten über parallele Signalleitungen weiter	Unterstützung der Host-Zeitsteuerung und des Routings mehrerer Signale
LVDS	Sendet serialisierte Pixeldaten über Differentialpaare	Kanalkonfiguration, Farbtiefe und Datenzuordnung
eDP	Verwendet eine paketbasierte eingebettete Display-Verbindung	Kompatible Anzahl von Kanälen, Verbindungsgeschwindigkeit und Plattformunterstützung
MIPI DSI	Überträgt Anzeigedaten über eine serielle Schnittstelle	Host-Kompatibilität, Betriebsmodus und Initialisierung des Bedienfelds
SPI	Schreibt Befehle und Pixeldaten an einen Bildschirmtreiber	Übertragungsgeschwindigkeit für die vorgesehenen Bildschirmaktualisierungen
Parallele MCUs, wie z. B. der 8080	Schreibt Befehle und Pixeldaten über einen parallelen Bus	Bus-Timing, Befehle des Controllers und verfügbare Host-Pins

Diese Schnittstellen unterliegen keinen allgemeinen Vorgaben hinsichtlich Steckerformen, Kabellängen oder Bildschirmgrößen. Überprüfen Sie stets die technischen Daten der jeweiligen Platine und des LCD-Bildschirms.

Beginnen Sie mit Ihrem Mainboard und dem LCD-Bildschirm

Wenn das Mainboard bereits ausgewählt ist, Prüfen Sie, welche Bildschirmausgänge an den Anschlüssen verfügbar sind. Ein Prozessor unterstützt möglicherweise eine Schnittstelle, die die Platine nicht bereitstellt. Erkundigen Sie sich beim Platinenlieferanten, welche Bildschirmkonfigurationen seine Hardware und Firmware unterstützen.

Wenn das LCD bereits ausgewählt ist, Geben Sie die vollständige Artikelnummer und das Datenblatt an. Eine Beschreibung wie “10,1-Zoll-LVDS-Bildschirm” reicht nicht aus, um einen kompatiblen Controller oder ein kompatibles Kabel auszuwählen.

Wenn beide noch offen sind, Bewerten Sie diese gemeinsam. Berücksichtigen Sie beim Kostenvergleich auch die Verkabelung, den Softwareaufwand und die Austauschmöglichkeiten. Ein günstigeres LCD erfordert möglicherweise eine zusätzliche Brückenplatine oder mehr Entwicklungszeit.

Wenn sich die Schnittstellen unterscheiden, ist möglicherweise eine aktive Konvertierungslösung denkbar. Zum Beispiel ein DSI-zu-eDP-Brücke wandelt das Videoprotokoll innerhalb festgelegter Betriebsgrenzen um. Diese Umwandlung lässt sich nicht allein durch den Austausch des Kabels bewerkstelligen. Überprüfen Sie die Übertragungsrichtung, die unterstützten Anzeigemodi, die Stromversorgungsanforderungen und die Konfigurationsarbeiten, bevor Sie sich für den Entwurf entscheiden.

Wann sollte man welche LCD-Schnittstelle wählen?

RGB / TTL: Timing und Verlegung prüfen

Parallel-RGB ist eine Überlegung wert, wenn der Host über einen kompatiblen LCD-Controller verfügt. Die Pixeldaten werden zusammen mit einem Pixeltakt und den vom Panel benötigten Synchronisations- oder Datenfreigabesignalen übertragen.

Der wichtigste Kompromiss betrifft die Anzahl der Signalleitungen. Mit steigender Pixeltaktfrequenz wird die Leitungsführung anspruchsvoller, und der Host muss die Anzeigedaten konsistent bereitstellen.

Überprüfen Sie die angegebene E/A-Spannung; der Katalogbegriff “TTL” sagt nichts über die Spannungskompatibilität aus. Auch die zeitlichen Anforderungen der SPS müssen mit der Konfiguration des Hosts übereinstimmen. Dokumentation zu den LCD-Controllern von STMicroelectronics enthält Beispiele für parallele RGB-Signale und deren Taktung.

RGB kann bei einem unterstützten Embedded-Design eine naheliegende Wahl sein. Man sollte es jedoch nicht unter der Annahme auswählen, dass jedes RGB-Panel mit jedem RGB-Ausgang funktioniert.

LVDS: Achten Sie auf die Datenzuordnung

LVDS ist eine sinnvolle Option, wenn der Leiterplattenhersteller bereits ein geeignetes LCD und einen passenden Kabelbaum anbietet. Die Beibehaltung einer bewährten Kombination kann den Integrationsaufwand bei der Modernisierung einer bestehenden Maschine verringern.

Entscheidend ist, wie die Pixeldaten angeordnet sind. Überprüfen Sie den Ein- oder Zweikanalbetrieb, die Farbtiefe und die von beiden Geräten festgelegte Zuordnung. Begriffe wie JEIDA und VESA werden häufig zur Unterscheidung der Zuordnungen verwendet, doch maßgeblich sind stets die jeweiligen Datenblätter.

Eine Fehlanpassung der Farbabbildung kann zu falschen Farben führen, selbst wenn das Display ein Bild ausgibt. Hinweis von TI zur LCD-Datenzuordnung erläutert diese Interoperabilitätsprobleme.

Aufgrund der differentiellen Signalübertragung ist nicht jeder Kabelbaum geeignet. Der Kabelaufbau, die Verlegung und die Betriebssignalrate müssen noch überprüft werden.

eDP: Bestätigung der vollständigen Plattformunterstützung

Ziehen Sie eDP in Betracht, wenn das Mainboard über einen unterstützten eDP-Ausgang verfügt und ein geeignetes Display vorhanden ist. Diese Schnittstelle eignet sich für Designs mit höherer Bandbreite, ist jedoch nicht auf hochauflösende Displays beschränkt.

Der Host und das Panel müssen über kompatible Lane-Anzahlen und Verbindungsraten verfügen. Auch die Stromversorgung des Panels, der AUX-Kommunikationspfad, das Link-Training und die Firmware-Konfiguration spielen eine Rolle.

Fragen Sie den Lieferanten der Platine, ob das vorgeschlagene LCD-Display getestet wurde oder welche Konfiguration erforderlich ist, um es zu unterstützen. Ein mit “eDP” beschrifteter Anschluss ist nur der Ausgangspunkt.

Ein eDP-Panel kann durch ein zugelassenes, kompatibles Modell ersetzt werden. Die Flexibilität beim Austausch hängt von der gewählten Hardware und Konfiguration ab und nicht allein vom Namen der Schnittstelle.

MIPI DSI: Treiberunterstützung vor der Musterauslieferung klären

MIPI DSI sollte in Betracht gezogen werden, wenn die Prozessorplattform einen geeigneten DSI-Host bereitstellt. Überprüfen Sie die physikalische Schnittstelle, die Lane-Konfiguration, das Pixelformat und den Betriebsmodus.

Seien Sie bei der Bezeichnung der Schnittstelle präzise. Ein MIPI-CSI-Kameraanschluss ist kein Ersatz für einen MIPI-DSI-Displayanschluss.

Der Software-Support sollte frühzeitig geprüft werden. Erkundigen Sie sich vor der Bestellung von Mustern nach der Initialisierungssequenz des Displays, den Reset-Anforderungen und den verfügbaren Treiberinformationen. Zwei Displays mit ähnlichen elektrischen Anschlüssen erfordern möglicherweise unterschiedliche Initialisierungsbefehle.

MIPI DSI umfasst Video- und Befehlsbetriebsmodi. Der Host und das Bedienfeld müssen den vorgesehenen Modus unterstützen; ein funktionierendes Beispiel für einen anderen Bildschirm bedeutet nicht, dass die Kompatibilität mit dem von Ihnen ausgewählten LCD-Bildschirm gewährleistet ist.

SPI und MCU parallel: Testen Sie die beabsichtigte Grafikdarstellung

Parallele SPI- und MCU-Schnittstellen senden Befehle und Pixeldaten an einen Display-Controller, der in der Regel über einen Display-Speicher verfügt. Es handelt sich um unterschiedliche Schnittstellen, doch beide können für eingebettete Steuerungsbildschirme nützlich sein.

SPI verwendet relativ wenige Signalleitungen. Seine Übertragungsgeschwindigkeit kann zu einem Engpass werden, wenn große Bereiche des Bildschirms häufig aktualisiert werden müssen. Ein statischer Statusbildschirm und eine flüssig scrollende Benutzeroberfläche stellen sehr unterschiedliche Anforderungen an dieselbe Verbindung.

Parallelschnittstellen von MCUs verwenden mehr Signale und können je nach Bus und Controller einen höheren Durchsatz bieten. Überprüfen Sie den Befehlssatz und die Timing-Anforderungen sowie die Busbreite.

Bewerten Sie die tatsächlichen Menüs, Animationen und die Aktualisierungsfrequenz. Ein Beispiel, das ein Standbild anzeigt, gibt keinen Aufschluss über die Leistung der fertigen Benutzeroberfläche. ST’s Anleitung zur SPI-Anzeige veranschaulicht die Rolle von Aktualisierungen des Anzeigespeichers und der Synchronisation.

Überprüfen Sie vor der Bestellung die Kompatibilität

Sehen Sie sich gemeinsam das Datenblatt des LCD-Displays und die Dokumentation zur Hauptplatine an. Der Schnittstellenvergleich hilft dabei, die Auswahl einzugrenzen; anhand der folgenden Überprüfungen lässt sich feststellen, ob die ausgewählten Bauteile miteinander kompatibel sind.

Überprüfen	Was ist zu bestätigen?
LCD-Identifizierung	Vollständige Modellnummer und Überarbeitung der technischen Daten
Anschluss und Pinbelegung	Steckermodell, Kontaktausrichtung, Stromversorgungsstifte und Signalpositionen
Elektrische Anforderungen	Stromversorgung des Panels, Logikpegel und erforderliche Leistungskapazität
Anzeigezeitpunkt	Auflösung, Bildwiederholfrequenz, Pixeltakt sowie geltende Anforderungen an die Austastung und Polarität
Konfiguration der Schnittstelle	Die oben beschriebenen Schnittstellenspezifischen Einstellungen
Firmware und Software	Erforderliche BIOS-Einstellungen, Panel-Treiber, Initialisierungsbefehle oder Controller-Konfiguration
Einschaltsequenz	Vorgeschriebene Reihenfolge und Verzögerungen für Stromversorgung, Reset, Anzeigesignale und Hintergrundbeleuchtungssteuerung

Eine übereinstimmende Pin-Anzahl beweist nicht, dass die Positionen der Strom- und Signalanschlüsse übereinstimmen. Ebenso können zwei Panels mit derselben Auflösung unterschiedliche Timing-Einstellungen oder Konfigurationen erfordern.

Bei einem Ersatz-LCD sollten Sie diese Überprüfung wiederholen, bevor Sie davon ausgehen, dass es austauschbar ist. Verlassen Sie sich nicht auf das Aussehen, die Diagonale oder eine ähnliche Artikelnummer.

Auch die Steuerung der Hintergrundbeleuchtung und die Touch-Kommunikation müssen separat überprüft werden. Ein korrekter Videoanschluss gewährleistet noch keine Kompatibilität mit der LED-Hintergrundbeleuchtung oder dem Touch-Controller. Siehe unsere Leitfaden zur Auswahl der LCD-Hintergrundbeleuchtung für die Anforderungen an die Hintergrundbeleuchtung.

Kabel und Bildschirm gemeinsam prüfen

Verwenden Sie bei den Mustertests den vorgesehenen Serienkabelbaum, die Steckverbinderbefestigung und die Kabelführung. Ein kurzes Testkabel reicht nicht aus, um einen längeren Kabelbaum zu validieren, der neben der Schaltelektronik installiert ist.

Testen Sie Kaltstarts, Neustarts, die Wiederherstellung der Stromversorgung sowie den Ruhe- und Aktivierungsmodus, sofern zutreffend. Führen Sie den Zielanzeigemodus mit Farbmuster, Text und bewegten Inhalten aus. Achten Sie auf falsche Farben, Flackern, zeitweiligen Bildausfall und Fehler, die erst nach wiederholten Starts auftreten.

Überprüfen Sie den Betrieb über den für das Projekt erforderlichen Temperaturbereich hinweg und während der entsprechenden EMV-Prüfung. Es gibt keine einheitliche sichere Kabellänge für alle LCDs mit derselben Schnittstelle; Sender, Empfänger, Signalrate und die Auslegung der Verbindung beeinflussen das Ergebnis.

Halten Sie die genehmigte LCD-Revision, die Board-Firmware und die Kabelzeichnung fest. Wenn sich eine dieser Angaben ändert, überprüfen Sie die betroffenen Prüfschritte und wiederholen Sie diese vor Produktionsbeginn.

Für eine Projektprüfung durch Eagle Touch senden Sie bitte das LCD-Datenblatt, das Mainboard-Modell, die Zielauflösung und die Bildwiederholfrequenz, die Kabellänge, das Betriebssystem sowie die voraussichtliche Stückzahl. Kontaktieren Sie unser Team um vor der Probenahme die Anschlussmöglichkeiten des Displays zu besprechen.