Selezione dell'interfaccia LCD: RGB, LVDS, eDP e MIPI DSI

Un monitor LCD può avere le dimensioni, la luminosità e la risoluzione giuste ed essere comunque incompatibile con la scheda madre. Anche un connettore compatibile non garantisce che il monitor funzioni.

Si inizi con l’uscita video disponibile sulla scheda e i requisiti di ingresso esatti del display LCD. Successivamente, si verifichino la temporizzazione, la compatibilità elettrica, il percorso dei cavi e il supporto software. Gli standard RGB, LVDS, eDP e MIPI DSI possono tutti funzionare in apparecchiature industriali, purché la scheda, il display e il collegamento siano correttamente abbinati.

Questo articolo tratta dei collegamenti interni tra una scheda madre o un controller video e un modulo LCD. Per i collegamenti esterni tra computer e monitor, consultare la nostra Guida a HDMI, DisplayPort e USB-C.

Confronto tra interfacce LCD: una panoramica rapida

Interfaccia	Come vengono trasmessi i dati relativi alla visualizzazione	Criteri principali di selezione
RGB parallelo, spesso denominato TTL	Trasmette i dati dei pixel attraverso linee di segnale parallele	Supporto della sincronizzazione dell'host e instradamento di più segnali
LVDS	Invia dati pixel serializzati tramite coppie differenziali	Configurazione dei canali, profondità di colore e mappatura dei dati
eDP	Utilizza un collegamento di visualizzazione integrato basato su pacchetti	Numero di corsie compatibili, velocità di collegamento e supporto delle piattaforme
MIPI DSI	Invia i dati di visualizzazione tramite un'interfaccia seriale	Compatibilità con l'host, modalità operativa e inizializzazione del pannello
SPI	Scrive comandi e dati relativi ai pixel su un controller di visualizzazione	Velocità di trasferimento per gli aggiornamenti previsti dello schermo
MCU in configurazione parallela, come l'8080	Trasmette comandi e dati relativi ai pixel tramite un bus parallelo	Orari degli autobus, comandi del controller e pin disponibili dell'host

Queste interfacce non presentano forme universali dei connettori, né limiti relativi alla lunghezza dei cavi o alle dimensioni dello schermo. Verificare sempre le specifiche della scheda e del display LCD in questione.

Inizia dalla scheda madre e dallo schermo LCD

Se la scheda madre è già stata selezionata, Verificare quali uscite video sono disponibili sui suoi connettori. È possibile che un processore supporti un'interfaccia che la scheda non mette a disposizione. Chiedere al fornitore della scheda quali configurazioni di pannello sono supportate dal suo hardware e dal suo firmware.

Se lo schermo LCD è già selezionato, fornire il codice articolo completo e la scheda tecnica. Una descrizione del tipo “schermo LVDS da 10,1 pollici” non è sufficiente per selezionare un controller o un cavo compatibile.

Se entrambi sono ancora aperti, valutarli nel loro insieme. Nel confrontare i costi, tenere conto del cablaggio, dello sviluppo software e delle opzioni di sostituzione. Un display LCD più economico potrebbe richiedere una scheda ponte aggiuntiva o un tempo di sviluppo maggiore.

Quando le interfacce sono diverse, potrebbe essere possibile ricorrere a una soluzione di conversione attiva. Ad esempio, un Bridge da DSI a eDP converte il protocollo video entro i limiti operativi definiti. La semplice sostituzione del cavo non è sufficiente per effettuare questa conversione. Verificare la direzione, le modalità di visualizzazione supportate, i requisiti di alimentazione e le operazioni di configurazione prima di procedere con la progettazione.

Quando scegliere ciascuna interfaccia LCD

RGB / TTL: verificare la sincronizzazione e l'instradamento

Vale la pena prendere in considerazione l'RGB parallelo quando l'host dispone di un controller LCD compatibile. I dati dei pixel viaggiano insieme al clock dei pixel e ai segnali di sincronizzazione o di abilitazione dei dati richiesti dal pannello.

Il principale compromesso riguarda il numero di linee di segnale. Man mano che la frequenza del clock dei pixel aumenta, l’instradamento diventa più complesso e l’host deve fornire i dati di visualizzazione in modo costante.

Verificare la tensione di I/O specificata; il termine “TTL” riportato nel catalogo non garantisce la compatibilità di tensione. Anche i requisiti temporali del pannello devono corrispondere alla configurazione dell’host. Documentazione sui controller LCD di STMicroelectronics fornisce esempi di segnali RGB paralleli e delle relative temporizzazioni.

L'RGB può rappresentare una scelta semplice per un progetto embedded compatibile. Non va però scelto partendo dal presupposto che qualsiasi pannello RGB funzioni con qualsiasi uscita RGB.

LVDS: prestare attenzione alla mappatura dei dati

L'LVDS rappresenta una soluzione pratica quando il fornitore della scheda offre già un LCD e un cablaggio compatibili. Mantenere una combinazione già approvata può ridurre il lavoro di integrazione necessario per aggiornare una macchina esistente.

Il dettaglio importante è il modo in cui sono organizzati i dati dei pixel. Verificate se il funzionamento è a canale singolo o doppio, la profondità di colore e la mappatura specificata da entrambi i dispositivi. Termini come JEIDA e VESA sono comunemente utilizzati per distinguere le mappature, ma i fogli tecnici effettivi rimangono il riferimento.

Una discrepanza nella mappatura può causare una visualizzazione errata dei colori anche quando lo schermo riproduce un'immagine. Nota di TI sulla mappatura dei dati LCD spiega questi problemi di interoperabilità.

La segnalazione differenziale non rende ogni cablaggio idoneo. È comunque necessario verificare la struttura del cavo, il percorso e la velocità di trasmissione del segnale.

eDP: Conferma del supporto completo della piattaforma

Si consiglia di prendere in considerazione l'eDP quando la scheda madre dispone di un'uscita eDP supportata ed è disponibile un pannello compatibile. Questa tecnologia è in grado di supportare configurazioni con larghezza di banda più elevata, ma non è limitata ai display ad alta risoluzione.

L'host e il pannello devono avere un numero di linee e velocità di collegamento compatibili. Sono inoltre importanti l'alimentazione del pannello, il percorso di comunicazione AUX, il training del collegamento e la configurazione del firmware.

Chiedete al fornitore della scheda se lo schermo LCD proposto è stato testato o quale configurazione sia necessaria per supportarlo. Un connettore contrassegnato con la sigla “eDP” è solo il punto di partenza.

Un pannello eDP può essere sostituito con un modello compatibile approvato. La flessibilità di sostituzione dipende dall'hardware e dalla configurazione selezionati, piuttosto che dal solo nome dell'interfaccia.

MIPI DSI: risolvere i problemi relativi al supporto dei driver prima della fase di campionamento

È opportuno prendere in considerazione lo standard MIPI DSI quando la piattaforma del processore offre un host DSI adeguato. Verificare l'interfaccia fisica, la configurazione delle lane, il formato dei pixel e la modalità operativa.

Si raccomanda di specificare con precisione il nome dell'interfaccia. Un connettore per telecamera MIPI CSI non è un sostituto di una connessione per display MIPI DSI.

È opportuno verificare tempestivamente la compatibilità del software. Prima di ordinare i campioni, richiedere la sequenza di inizializzazione del pannello, i requisiti di reset e le informazioni disponibili sui driver. Due display con connessioni elettriche simili potrebbero richiedere comandi di inizializzazione diversi.

MIPI DSI include le modalità operative "video" e "comandi". L'host e il pannello devono supportare la modalità desiderata; il fatto che funzioni su un altro schermo non garantisce la compatibilità con il display LCD selezionato.

SPI e MCU in parallelo: verifica della grafica prevista

Le interfacce parallele SPI e MCU inviano comandi e dati relativi ai pixel a un controller di display, solitamente dotato di memoria di visualizzazione. Si tratta di interfacce diverse, ma entrambe possono essere utili per gli schermi di controllo integrati.

Lo SPI utilizza un numero relativamente ridotto di linee di segnale. La sua velocità di trasferimento può diventare un limite quando ampie aree dello schermo richiedono aggiornamenti frequenti. Una schermata statica e un'interfaccia con scorrimento fluido pongono esigenze molto diverse sulla stessa connessione.

Le interfacce parallele dell'MCU utilizzano un numero maggiore di segnali e possono garantire una maggiore velocità di trasmissione, a seconda del bus e del controller. Verificare il set di comandi e i requisiti di temporizzazione, oltre alla larghezza del bus.

Valutate i menu effettivi, le animazioni e la frequenza di aggiornamento. Un esempio che mostra un’immagine fissa non rende conto delle prestazioni dell’interfaccia utente definitiva. ST’s Linee guida per la visualizzazione SPI illustra il ruolo degli aggiornamenti e della sincronizzazione tra display e memoria.

Verifica la compatibilità prima di effettuare l'ordine

Esaminare insieme la scheda tecnica del display LCD e la documentazione della scheda madre. Il confronto delle interfacce aiuta a restringere il campo delle opzioni; le verifiche riportate di seguito consentono di stabilire se i componenti selezionati sono compatibili tra loro.

Controlla	Cosa verificare
Identificazione LCD	Numero di modello completo e revisione delle specifiche
Connettore e assegnazione dei pin	Modello del connettore, orientamento dei contatti, pin di alimentazione e posizioni dei segnali
Requisiti elettrici	Alimentazione dei pannelli, livelli logici e potenza richiesta
Temporizzazione del display	Risoluzione, frequenza di aggiornamento, clock dei pixel e requisiti relativi al blanking e alla polarità
Configurazione dell'interfaccia	Le impostazioni specifiche dell'interfaccia descritte sopra
Firmware e software	Impostazioni BIOS necessarie, driver del pannello, comandi di inizializzazione o configurazione del controller
Sequenza di accensione	Ordine e ritardi richiesti per i segnali di alimentazione, reset, display e controllo della retroilluminazione

Il fatto che il numero di pin corrisponda non dimostra che le posizioni di alimentazione e segnale coincidano. Allo stesso modo, due pannelli con la stessa risoluzione potrebbero richiedere tempi o configurazioni diverse.

Per uno schermo LCD di ricambio, ripetere questa verifica prima di considerarlo intercambiabile. Non basarsi sull'aspetto, sulla diagonale o su un codice articolo simile.

Anche il sistema di retroilluminazione e la comunicazione touch richiedono verifiche separate. Una connessione video corretta non garantisce la compatibilità con la retroilluminazione a LED o con il controller touch. Consulta la nostra Guida alla scelta della retroilluminazione LCD per quanto riguarda i requisiti di retroilluminazione.

Verificare contemporaneamente il cavo e il display

Durante i test sui campioni, utilizzare il cablaggio di produzione previsto, i sistemi di fissaggio dei connettori e il percorso dei cavi specificati. Un cavo da banco di breve lunghezza non è indicativo della validità di un cablaggio più lungo installato in prossimità dei componenti elettronici di potenza.

Verificare l'avvio a freddo, il riavvio, il ripristino dell'alimentazione e le modalità di sospensione/riattivazione, ove applicabile. Eseguire la modalità di visualizzazione desiderata con sequenze di colori, testo e contenuti in movimento. Verificare la presenza di colori errati, sfarfallio, perdita intermittente dell'immagine e malfunzionamenti che si verificano solo dopo ripetuti avviamenti.

Verificare il funzionamento nell'intero intervallo di temperatura previsto dal progetto e durante la relativa valutazione EMC. Non esiste una lunghezza di cavo sicura valida per tutti i display LCD che utilizzano la stessa interfaccia; il trasmettitore, il ricevitore, la velocità di trasmissione del segnale e il progetto dell'interconnessione influenzano tutti il risultato.

Registrare la revisione approvata del display LCD, il firmware della scheda e lo schema del cavo. Quando uno di questi elementi viene modificato, ricontrollare ed eseguire nuovamente i controlli interessati prima di avviare la produzione.

Per richiedere una valutazione del progetto Eagle Touch, inviare la scheda tecnica del display LCD, il modello della scheda madre, la risoluzione e la frequenza di aggiornamento desiderate, la lunghezza del cavo, il sistema operativo e la quantità prevista. Contatta il nostro team per discutere della connessione del display prima di procedere alla campionatura.