Keuze van LCD-interface: RGB, LVDS, eDP en MIPI DSI

Een LCD-scherm kan de juiste afmetingen, helderheid en resolutie hebben en toch niet compatibel zijn met je moederbord. Zelfs een passende aansluiting biedt geen garantie dat het scherm zal werken.

Begin met de beschikbare beelduitgang van het bord en de exacte invoervereisten van het LCD-scherm. Controleer vervolgens de timing, de elektrische compatibiliteit, de kabelgeleiding en de softwareondersteuning. RGB, LVDS, eDP en MIPI DSI kunnen allemaal worden gebruikt in industriële apparatuur, mits het bord, het scherm en de aansluiting goed op elkaar zijn afgestemd.

Dit artikel gaat over interne verbindingen tussen een moederbord of beeldschermcontroller en een LCD-module. Voor externe verbindingen tussen computer en beeldscherm, zie onze Handleiding voor HDMI, DisplayPort en USB-C.

LCD-interfacevergelijking in één oogopslag

Interface	Hoe de weergavegegevens worden doorgegeven	Belangrijkste selectiecriterium
Parallelle RGB, vaak TTL genoemd	Stuurt pixelgegevens via parallelle signaallijnen	Ondersteuning voor hosttiming en routering van meerdere signalen
LVDS	Verzendt geserialiseerde pixelgegevens via differentiële paren	Kanaalconfiguratie, kleurdiepte en gegevenstoewijzing
eDP	Maakt gebruik van een op pakketten gebaseerde ingebouwde displayverbinding	Compatibiliteit met het aantal rijstroken, de verbindingssnelheid en platformondersteuning
MIPI DSI	Verzendt weergavegegevens via een seriële interface	Compatibiliteit met de host, bedrijfsmodus en initialisatie van het paneel
SPI	Schrijft commando’s en pixelgegevens naar een beeldschermcontroller	Overdrachtssnelheid voor de beoogde schermupdates
MCU in parallelle configuratie, zoals de 8080	Schrijft commando’s en pixelgegevens via een parallelle bus	Bustiming, controlleropdrachten en beschikbare hostpinnen

Deze interfaces kennen geen standaardvormen voor connectoren, kabellengtes of beperkingen wat betreft schermgrootte. Controleer altijd de specificaties van de betreffende printplaat en het LCD-scherm.

Begin met je moederbord en LCD-scherm

Als het moederbord al is geselecteerd, Controleer welke beeldschermuitgangen beschikbaar zijn op de aansluitingen. Het kan voorkomen dat een processor een interface ondersteunt die het moederbord niet aanbiedt. Vraag de leverancier van het moederbord welke beeldschermconfiguraties de hardware en firmware ondersteunen.

Als het LCD-scherm al is geselecteerd, vermeld het volledige artikelnummer en het gegevensblad. Een omschrijving als “10,1-inch LVDS-scherm” is onvoldoende om een compatibele controller of kabel te kiezen.

Als beide nog open zijn, Beoordeel ze samen. Houd bij het vergelijken van de kosten rekening met de kabelboom, het softwarewerk en de vervangingsopties. Voor een goedkoper LCD-scherm is mogelijk een extra brugprintplaat nodig of is er meer ontwikkelingstijd nodig.

Wanneer de interfaces van elkaar verschillen, is een actieve conversieoplossing wellicht mogelijk. Bijvoorbeeld een DSI-naar-eDP-brug zet het videoprotocol om binnen de vastgestelde bedrijfsgrenzen. Deze omzetting kan niet worden gerealiseerd door alleen de kabel te vervangen. Controleer de richting, de ondersteunde weergavemodi, de stroomvereisten en de configuratiewerkzaamheden voordat u het ontwerp definitief vaststelt.

Wanneer kiest u welke LCD-interface?

RGB / TTL: Controleer de timing en de bedrading

Parallelle RGB is het overwegen waard wanneer de host over een compatibele LCD-controller beschikt. De pixelgegevens worden samen met een pixelklok en de synchronisatie- of data-enable-signalen verzonden die het paneel nodig heeft.

De belangrijkste afweging betreft het aantal signaallijnen. Naarmate de pixelklok toeneemt, wordt het routeren steeds veeleisender en moet de host de beeldgegevens consistent aanleveren.

Controleer de opgegeven I/O-spanning; de catalogusterm “TTL” garandeert geen spanningscompatibiliteit. Ook moeten de timingvereisten van het paneel overeenkomen met de configuratie van de host. Documentatie over de LCD-controllers van STMicroelectronics geeft voorbeelden van parallelle RGB-signalen en timing.

RGB kan een voor de hand liggende keuze zijn voor een ondersteund embedded ontwerp. Men moet het echter niet kiezen in de veronderstelling dat elk RGB-scherm met elke RGB-uitgang zal werken.

LVDS: Let op de datatoewijzing

LVDS is een praktische optie wanneer de leverancier van de printplaat al een geschikt LCD-scherm en kabelboom levert. Door een goedgekeurde combinatie te behouden, kan de integratiewerkzaamheden bij het updaten van een bestaande machine worden beperkt.

Het belangrijkste detail is de manier waarop de pixelgegevens zijn geordend. Controleer of er sprake is van een enkel- of dubbelkanaalswerking, de kleurdiepte en de door beide apparaten gespecificeerde toewijzing. Termen als JEIDA en VESA worden vaak gebruikt om toewijzingen van elkaar te onderscheiden, maar de daadwerkelijke datasheets blijven de maatstaf.

Een afwijking in de kleurtoewijzing kan leiden tot onjuiste kleuren, zelfs als het scherm een beeld weergeeft. Opmerking van TI over het toewijzen van gegevens aan LCD-schermen geeft uitleg over deze interoperabiliteitsproblemen.

Door de verschillende signaalvormen is niet elke kabelboom geschikt. De kabelopbouw, de kabelgeleiding en de signaalsnelheid moeten nog worden gevalideerd.

eDP: Bevestig de volledige platformondersteuning

Overweeg eDP wanneer het moederbord een ondersteunde eDP-uitgang heeft en er een geschikt beeldscherm beschikbaar is. Deze technologie is geschikt voor ontwerpen met een hogere bandbreedte, maar is niet beperkt tot beeldschermen met een hoge resolutie.

De host en het paneel moeten een compatibel aantal kanalen en verbindingssnelheden hebben. Ook het vermogen van het paneel, het AUX-communicatiepad, de verbindingstraining en de firmwareconfiguratie spelen een rol.

Vraag de leverancier van het beeldscherm of het voorgestelde LCD-scherm is getest, of welke configuratie nodig is om het te ondersteunen. Een aansluiting met het label “eDP” is slechts het begin.

Een eDP-scherm kan worden vervangen door een goedgekeurd, compatibel model. De flexibiliteit bij het vervangen hangt af van de gekozen hardware en configuratie, en niet alleen van de naam van de interface.

MIPI DSI: Zorg dat de stuurprogramma-ondersteuning geregeld is voordat er met het testen wordt begonnen

MIPI DSI verdient de overweging wanneer het processorplatform een geschikte DSI-host biedt. Controleer de fysieke interface, de lane-configuratie, het pixelformaat en de bedrijfsmodus.

Wees duidelijk over de naam van de interface. Een MIPI CSI-cameraconnector is geen vervanging voor een MIPI DSI-schermaansluiting.

De softwareondersteuning moet in een vroeg stadium worden gecontroleerd. Vraag de initialisatieprocedure van het paneel, de resetvereisten en de beschikbare stuurprogramma-informatie op voordat u monsters bestelt. Twee beeldschermen met vergelijkbare elektrische aansluitingen kunnen verschillende initialisatiecommando’s vereisen.

MIPI DSI omvat de bedieningsmodi ‘video’ en ‘opdracht’. De host en het paneel moeten de beoogde modus ondersteunen; het feit dat iets op een ander scherm werkt, betekent niet dat het ook compatibel is met het door u gekozen LCD-scherm.

SPI en MCU parallel: test de beoogde grafische weergave

Parallelle SPI- en MCU-interfaces sturen commando’s en pixelgegevens naar een beeldschermcontroller, die doorgaans over beeldschermgeheugen beschikt. Het zijn verschillende interfaces, maar beide kunnen nuttig zijn voor ingebouwde bedieningsschermen.

SPI maakt gebruik van relatief weinig signaallijnen. De overdrachtssnelheid ervan kan een beperking vormen wanneer grote delen van het scherm regelmatig moeten worden bijgewerkt. Een statisch statusscherm en een vloeiend scrollende interface stellen heel verschillende eisen aan dezelfde verbinding.

Parallelle interfaces van de MCU maken gebruik van meer signalen en kunnen een hogere doorvoercapaciteit bieden, afhankelijk van de bus en de controller. Controleer zowel de opdrachtset en de timingvereisten als de busbreedte.

Beoordeel de daadwerkelijke menu’s, animaties en de frequentie waarmee updates worden doorgevoerd. Een voorbeeld waarin een stilstaand beeld wordt weergegeven, geeft geen goed beeld van de prestaties van de voltooide gebruikersinterface. ST’s Richtlijnen voor SPI-weergave illustreert de rol van updates en synchronisatie van het weergavegeheugen.

Controleer de compatibiliteit voordat u bestelt

Bekijk het gegevensblad van het LCD-scherm en de documentatie van het moederbord samen. De vergelijking van de interfaces helpt om de keuzemogelijkheden te beperken; aan de hand van de volgende controles kunt u vaststellen of de geselecteerde onderdelen met elkaar kunnen samenwerken.

Controleer	Wat moet worden bevestigd?
LCD-identificatie	Volledig modelnummer en herziening van de specificaties
Aansluiting en pinindeling	Connectormodel, contactoriëntatie, voedingspinnen en signaalposities
Elektrische vereisten	Voeding van het paneel, logische niveaus en benodigde stroomcapaciteit
Weergavetiming	Resolutie, verversingsfrequentie, pixelklok en de geldende eisen inzake blanking en polariteit
Configuratie interface	De hierboven beschreven interface-specifieke instellingen
Firmware en software	Vereiste BIOS-instellingen, paneelstuurprogramma, initialisatiecommando’s of configuratie van de controller
Inschakelvolgorde	Vereiste volgorde en vertragingen voor de signalen van voeding, reset, display en achtergrondverlichting

Het feit dat het aantal pinnen overeenkomt, betekent nog niet dat de posities van de voedings- en signaalaansluitingen overeenkomen. Ook kunnen twee panelen met dezelfde resolutie verschillende timing of configuratie vereisen.

Voer deze controle opnieuw uit voordat u een vervangend LCD-scherm als uitwisselbaar beschouwt. Vertrouw niet op het uiterlijk, de diagonaalafmeting of een vergelijkbaar onderdeelnummer.

Ook de aansturing van de achtergrondverlichting en de touch-communicatie moeten afzonderlijk worden gecontroleerd. Een correcte videoverbinding betekent nog niet dat er compatibiliteit is met de LED-achtergrondverlichting of de touch-controller. Zie onze Keuzegids voor LCD-achtergrondverlichting voor de vereisten inzake achtergrondverlichting.

Controleer de kabel en het beeldscherm samen

Gebruik bij het testen van monsters de voor deze toepassing bestemde kabelboom, connectorbevestiging en kabeltraject. Een korte testkabel is geen geldige test voor een langere kabelboom die naast schakelende voedingselektronica is geïnstalleerd.

Test, indien van toepassing, het opstarten vanuit de uitgeschakelde toestand, het opnieuw opstarten, het herstel na een stroomstoring en de slaap-/ontwaakfunctie. Test de beoogde weergavemodus met kleurpatronen, tekst en bewegende inhoud. Controleer op onjuiste kleuren, flikkeringen, intermitterend beeldverlies en storingen die pas na herhaaldelijk opstarten optreden.

Controleer de werking binnen het vereiste temperatuurbereik van het project en tijdens de betreffende EMC-beoordeling. Er is geen vaste veilige kabellengte die voor elk LCD-scherm met dezelfde interface geldt; de zender, de ontvanger, de signaalsnelheid en het ontwerp van de verbindingen zijn allemaal van invloed op het resultaat.

Leg de goedgekeurde LCD-herziening, de firmware van de printplaat en de kabeltekening vast. Wanneer er een wijziging plaatsvindt, moet u de betreffende controles opnieuw doorlopen en herhalen voordat de productie van start gaat.

Voor een beoordeling van een Eagle Touch-project dient u het gegevensblad van het LCD-scherm, het model van het moederbord, de gewenste resolutie en verversingsfrequentie, de kabellengte, het besturingssysteem en de verwachte hoeveelheid door te sturen. Neem contact op met ons team om de aansluiting van het beeldscherm te bespreken voordat er monsters worden genomen.