Seleção da interface LCD: RGB, LVDS, eDP e MIPI DSI

Um ecrã LCD pode ter o tamanho, o brilho e a resolução adequados e, mesmo assim, ser incompatível com a sua placa-mãe. Mesmo um conector compatível não garante que o ecrã funcione.

Comece por analisar a saída de vídeo disponível na placa e os requisitos exatos de entrada do ecrã LCD. Em seguida, verifique a sincronização, a compatibilidade elétrica, o traçado dos cabos e o suporte de software. Os protocolos RGB, LVDS, eDP e MIPI DSI podem todos funcionar em equipamento industrial quando a placa, o ecrã e a ligação estão devidamente compatíveis.

Este artigo aborda as ligações internas entre uma placa-mãe ou um controlador de ecrã e um módulo LCD. Para ligações externas entre o computador e o monitor, consulte o nosso Guia sobre HDMI, DisplayPort e USB-C.

Comparação de interfaces LCD num relance

Interface	Como transmite os dados de visualização	Principais critérios de seleção
RGB paralelo, frequentemente designado por TTL	Transmite dados de píxeis através de linhas de sinal paralelas	Suporte à sincronização do anfitrião e encaminhamento de vários sinais
LVDS	Envia dados de píxeis serializados através de pares diferenciais	Configuração de canais, profundidade de cor e mapeamento de dados
eDP	Utiliza uma ligação de visualização incorporada baseada em pacotes	Número de vias compatíveis, taxa de ligação e suporte a plataformas
MIPI DSI	Envia dados de visualização através de uma interface série	Compatibilidade com o anfitrião, modo de funcionamento e inicialização do painel
SPI	Envia comandos e dados de píxeis para um controlador de ecrã	Velocidade de transferência para as atualizações de ecrã previstas
MCU paralela, como a 8080	Envia comandos e dados de píxeis através de um barramento paralelo	Sincronização do barramento, comandos do controlador e pinos disponíveis no anfitrião

Estas interfaces não têm formatos de conectores, comprimentos de cabo ou limites de tamanho de ecrã universais. Verifique sempre as especificações da placa e do ecrã LCD em questão.

Comece pela placa-mãe e pelo ecrã LCD

Se a placa-mãe já estiver selecionada, Verifique quais as saídas de vídeo que estão disponíveis nos seus conectores. Um processador pode suportar uma interface que a placa não disponibiliza. Pergunte ao fornecedor da placa quais as configurações de ecrã que o seu hardware e firmware suportam.

Se o ecrã LCD já estiver selecionado, indique o número de referência completo e a ficha técnica. Uma descrição como “ecrã LVDS de 10,1 polegadas” não é suficiente para selecionar um controlador ou cabo compatível.

Se ambas ainda estiverem abertas, Avalie-os em conjunto. Ao comparar custos, tenha em conta o conjunto de cabos, o trabalho de desenvolvimento de software e as opções de substituição. Um ecrã LCD mais barato pode exigir uma placa de ligação adicional ou mais tempo de desenvolvimento.

Quando as interfaces são diferentes, pode ser possível implementar uma solução de conversão ativa. Por exemplo, um Ponte DSI-para-eDP converte o protocolo de vídeo dentro dos limites operacionais definidos. A simples substituição do cabo não permite efetuar esta conversão. Verifique a orientação, os modos de visualização suportados, os requisitos de alimentação e os trabalhos de configuração antes de avançar com o projeto.

Quando escolher cada interface LCD

RGB / TTL: Verificar a sincronização e o encaminhamento

Vale a pena considerar o RGB paralelo quando o host dispõe de um controlador LCD compatível. Os dados dos píxeis são transmitidos em simultâneo com um relógio de píxeis e com os sinais de sincronização ou de ativação de dados exigidos pelo painel.

O principal compromisso reside no número de linhas de sinal. O encaminhamento torna-se mais exigente à medida que a frequência do relógio de píxeis aumenta, e o anfitrião tem de fornecer os dados de visualização de forma consistente.

Verifique a tensão de E/S especificada; o termo “TTL” utilizado no catálogo não garante a compatibilidade de tensão. Os requisitos de temporização do painel também devem corresponder à configuração do anfitrião. Documentação do controlador de LCD da STMicroelectronics apresenta exemplos de sinais RGB paralelos e de temporização.

O RGB pode ser uma escolha simples para um projeto incorporado compatível. Não deve ser selecionado partindo do princípio de que qualquer ecrã RGB funcionará com qualquer saída RGB.

LVDS: Tenha em atenção o mapeamento de dados

O LVDS é uma opção prática quando o fornecedor da placa já disponibiliza um ecrã LCD e um chicote de cabos adequados. Manter uma combinação aprovada pode reduzir o trabalho de integração aquando da atualização de uma máquina existente.

O detalhe importante é a forma como os dados dos píxeis são organizados. Verifique se o funcionamento é de canal único ou duplo, a profundidade de cor e o mapeamento especificado por ambos os dispositivos. Termos como JEIDA e VESA são frequentemente utilizados para distinguir os mapeamentos, mas as fichas técnicas propriamente ditas continuam a ser a referência.

Uma incompatibilidade de mapeamento pode causar cores incorretas, mesmo quando o ecrã apresenta uma imagem. Nota da TI sobre o mapeamento de dados em ecrãs LCD explica estas questões de interoperabilidade.

A transmissão diferencial não torna qualquer chicote de cabos adequado. A construção do cabo, o percurso e a taxa de transmissão do sinal ainda têm de ser validados.

eDP: Confirmar o suporte completo à plataforma

Considere a utilização de eDP quando a placa-mãe dispuser de uma saída eDP compatível e houver um ecrã adequado disponível. Esta tecnologia permite suportar configurações com maior largura de banda, mas não se limita a ecrãs de alta resolução.

O anfitrião e o painel têm de ter um número de vias e velocidades de ligação compatíveis. A potência do painel, o canal de comunicação AUX, o treino da ligação e a configuração do firmware também são importantes.

Pergunte ao fornecedor da placa se o ecrã LCD proposto já foi testado ou qual a configuração necessária para o suportar. Um conector com a indicação “eDP” é apenas o ponto de partida.

Um painel eDP pode ser substituído por um modelo compatível aprovado. A flexibilidade de substituição depende do hardware e da configuração selecionados, e não apenas do nome da interface.

MIPI DSI: Resolver a questão do suporte dos controladores antes da fase de amostragem

O MIPI DSI deve ser tido em conta quando a plataforma do processador disponibiliza um anfitrião DSI adequado. Verifique a interface física, a configuração das vias, o formato de píxeis e o modo de funcionamento.

Seja preciso quanto ao nome da interface. Um conector de câmara MIPI CSI não substitui uma ligação de ecrã MIPI DSI.

O suporte de software deve ser verificado atempadamente. Solicite a sequência de inicialização do painel, os requisitos de reinicialização e as informações disponíveis sobre os controladores antes de encomendar amostras. Dois ecrãs com ligações elétricas semelhantes podem exigir comandos de inicialização diferentes.

MIPI DSI inclui os modos de funcionamento «vídeo» e «comandos». O anfitrião e o painel têm de suportar o modo pretendido; o facto de um exemplo funcionar noutro ecrã não garante a compatibilidade com o ecrã LCD que selecionou.

Paralelismo entre SPI e MCU: Testar os gráficos pretendidos

As interfaces paralelas SPI e MCU enviam comandos e dados de píxeis para um controlador de ecrã, que normalmente dispõe de memória de ecrã. Trata-se de interfaces diferentes, mas ambas podem ser úteis para ecrãs de controlo incorporados.

O SPI utiliza relativamente poucas linhas de sinal. A sua velocidade de transferência pode tornar-se um obstáculo quando grandes áreas do ecrã necessitam de atualizações frequentes. Um ecrã de estado estático e uma interface com deslocamento suave impõem exigências muito diferentes à mesma ligação.

As interfaces paralelas da MCU utilizam mais sinais e podem proporcionar um maior débito, dependendo do barramento e do controlador. Verifique o conjunto de comandos e os requisitos de temporização, bem como a largura do barramento.

Avalie os menus, as animações e a frequência de atualização reais. Uma amostra que exiba uma imagem estática não demonstra o desempenho da interface de utilizador final. A ST’s Orientações relativas ao ecrã SPI ilustra o papel das atualizações e da sincronização entre o ecrã e a memória.

Verifique a compatibilidade antes de encomendar

Consulte em simultâneo a ficha técnica do ecrã LCD e a documentação da placa-mãe. A comparação das interfaces ajuda a restringir as opções; as verificações que se seguem determinam se as peças selecionadas são compatíveis entre si.

Verificar	O que verificar
Identificação do ecrã LCD	Número completo do modelo e revisão das especificações
Conector e disposição dos pinos	Modelo do conector, orientação dos contactos, pinos de alimentação e posições dos sinais
Requisitos elétricos	Alimentação do painel, níveis lógicos e capacidade de potência necessária
Tempo de exibição	Resolução, taxa de atualização, clock de píxeis e requisitos aplicáveis relativos ao apagamento e à polaridade
Configuração da interface	As definições específicas da interface descritas acima
Firmware e software	Definições necessárias da BIOS, controlador do painel, comandos de inicialização ou configuração do controlador
Sequência de alimentação	Ordem e atrasos exigidos para os sinais de alimentação, reinicialização, visualização e controlo da retroiluminação

O facto de o número de pinos coincidir não prova que as posições de alimentação e de sinal correspondam. Da mesma forma, dois painéis com a mesma resolução podem exigir tempos de sincronização ou configurações diferentes.

No caso de um ecrã LCD de substituição, repita esta verificação antes de o considerar intercambiável. Não se baseie na aparência, no tamanho diagonal ou num número de peça semelhante.

O controlador da retroiluminação e a comunicação tátil também necessitam de verificações separadas. Uma ligação de vídeo correta não garante a compatibilidade com a retroiluminação LED ou com o controlador tátil. Consulte o nosso Guia de seleção da retroiluminação do ecrã LCD no que diz respeito aos requisitos de retroiluminação.

Verificar o cabo e o ecrã em conjunto

Durante os testes de amostra, utilize o chicote de produção previsto, o sistema de fixação dos conectores e o percurso dos cabos. Um cabo curto de bancada não serve para validar um chicote mais comprido instalado junto a componentes eletrónicos de comutação de potência.

Teste os arranques a frio, os reinícios, a recuperação de alimentação e os modos de suspensão/ativação, quando aplicável. Execute o modo de visualização pretendido com padrões de cor, texto e conteúdo em movimento. Verifique se existem cores incorretas, cintilação, perda intermitente de imagem e falhas que só surgem após arranques repetidos.

Verifique o funcionamento em toda a gama de temperaturas exigida pelo projeto e durante a avaliação de compatibilidade eletromagnética (EMC) relevante. Não existe um comprimento de cabo único que seja seguro para todos os ecrãs LCD que utilizem a mesma interface; o transmissor, o recetor, a taxa de sinal e o desenho da interligação influenciam todos o resultado.

Registe a revisão aprovada do ecrã LCD, o firmware da placa e o esquema do cabo. Quando houver uma alteração, reveja e repita as verificações afetadas antes do início da produção.

Para uma análise do projeto Eagle Touch, envie a ficha técnica do ecrã LCD, o modelo da placa-mãe, a resolução e a frequência de atualização pretendidas, o comprimento do cabo, o sistema operativo e a quantidade prevista. Contacte a nossa equipa para discutir a ligação do ecrã antes da recolha de amostras.