Выбор интерфейса ЖК-дисплея: RGB, LVDS, eDP и MIPI DSI

ЖК-монитор может иметь подходящие размеры, яркость и разрешение, но при этом быть несовместимым с вашей материнской платой. Даже наличие подходящего разъема не гарантирует, что монитор будет работать.

Для начала необходимо определить доступные выходы платы для вывода изображения и точные требования к входу ЖК-дисплея. Затем следует проверить временные характеристики, электрическую совместимость, прокладку кабелей и поддержку программного обеспечения. Стандарты RGB, LVDS, eDP и MIPI DSI могут использоваться в промышленном оборудовании при условии правильного согласования платы, панели и соединения.

В данной статье рассматриваются внутренние соединения между материнской платой или графическим контроллером и ЖК-модулем. Информацию о внешних соединениях между компьютером и монитором см. в нашей Руководство по HDMI, DisplayPort и USB-C.

Краткое сравнение интерфейсов ЖК-дисплеев

Интерфейс	Как он передает данные для отображения	Основной критерий отбора
Параллельный RGB, часто называемый TTL	Передаёт пиксельные данные по параллельным сигнальным линиям	Поддержка синхронизации хоста и маршрутизация нескольких сигналов
LVDS	Передает сериализованные данные о пикселях по дифференциальным парам	Настройка каналов, глубина цвета и сопоставление данных
eDP	Использует встроенный канал передачи данных для дисплея на основе пакетов	Совместимое количество каналов, скорость передачи данных и поддержка платформ
MIPI DSI	Передаёт данные для отображения через последовательный интерфейс	Совместимость с хост-устройством, режим работы и инициализация панели
SPI	Записывает команды и данные о пикселях в контроллер дисплея	Скорость передачи данных для предусмотренных обновлений экрана
Параллельный микроконтроллер, например 8080	Передает команды и данные о пикселях по параллельной шине	График работы шины, команды контроллера и доступные выводы хоста

Эти интерфейсы не имеют универсальных форм разъемов, длины кабелей или ограничений по размеру экрана. Всегда проверяйте технические характеристики конкретной платы и ЖК-дисплея.

Начните с материнской платы и ЖК-дисплея

Если материнская плата уже выбрана, проверьте, какие выходы для подключения мониторов доступны на разъемах платы. Процессор может поддерживать интерфейс, который плата не предоставляет. Уточните у поставщика платы, какие конфигурации панелей поддерживают её аппаратное и программное обеспечение.

Если ЖК-дисплей уже выбран, укажите полный артикул и предоставьте техническое описание. Такого описания, как “10,1-дюймовый экран с интерфейсом LVDS”, недостаточно для выбора совместимого контроллера или кабеля.

Если оба по-прежнему открыты, оцените их в совокупности. При сравнении затрат учитывайте стоимость жгута проводов, работы по разработке программного обеспечения и варианты замены. Более дешевый ЖК-дисплей может потребовать установки дополнительной соединительной платы или увеличения времени на разработку.

Если интерфейсы различаются, возможно применение решения с активным преобразованием. Например, Мост DSI-eDP осуществляет преобразование видеопротокола в пределах заданных рабочих параметров. Одной только замены кабеля для такого преобразования недостаточно. Перед утверждением проекта необходимо уточнить направление передачи сигнала, поддерживаемые режимы отображения, требования к питанию и вопросы настройки.

Когда следует выбирать тот или иной интерфейс ЖК-дисплея

RGB / TTL: проверьте синхронизацию и маршрутизацию

Параллельный интерфейс RGB стоит рассмотреть в том случае, если хост-устройство оснащено совместимым контроллером ЖК-дисплея. Данные о пикселях передаются одновременно с тактовой частотой пикселей и сигналами синхронизации или разрешения передачи данных, необходимыми для панели.

Основной компромисс заключается в количестве сигнальных линий. По мере увеличения тактовой частоты пикселей прокладка трасс становится более сложной, а хост-устройство должно стабильно передавать данные для отображения.

Проверьте указанное напряжение ввода-вывода; термин “TTL”, используемый в каталоге, не гарантирует совместимости по напряжению. Требования к временным параметрам панели также должны соответствовать конфигурации хост-устройства. Документация по ЖК-контроллерам компании STMicroelectronics приводит примеры параллельных сигналов RGB и временных характеристик.

RGB может стать очевидным выбором для поддерживаемой встроенной системы. Не следует выбирать его, исходя из предположения, что любая RGB-панель будет работать с любым RGB-выходом.

LVDS: обратите внимание на сопоставление данных

LVDS является целесообразным вариантом, если поставщик печатной платы уже предлагает подходящий ЖК-дисплей и жгут проводов. Использование утвержденной комбинации компонентов позволяет сократить объем работ по интеграции при модернизации существующего оборудования.

Важным моментом является способ организации данных пикселей. Проверьте, поддерживается ли одно- или двухканальный режим работы, глубину цвета и схему сопоставления, заданную обоими устройствами. Для различения схем сопоставления часто используются такие термины, как JEIDA и VESA, однако окончательным критерием остаются технические характеристики устройств.

Несоответствие отображения может привести к некорректной цветопередаче даже в том случае, если дисплей выводит изображение. Примечание компании TI по сопоставлению данных ЖК-дисплеев объясняет эти проблемы взаимодействия.

Наличие дифференциальной передачи сигнала не означает, что любой жгут проводов подойдет. Необходимо дополнительно проверить конструкцию кабеля, схему прокладки и рабочую скорость передачи сигнала.

eDP: Подтверждение полной поддержки платформы

Рекомендуется использовать eDP, если материнская плата оснащена поддерживаемым выходом eDP и имеется подходящий дисплей. Этот интерфейс подходит для устройств с более высокой пропускной способностью, но его использование не ограничивается дисплеями с высоким разрешением.

Хост и панель должны иметь совместимое количество линий и скорость передачи данных. Также важны питание панели, канал связи AUX, настройка канала связи и конфигурация прошивки.

Уточните у поставщика платы, прошел ли предлагаемый ЖК-дисплей тестирование и какая конфигурация необходима для его поддержки. Разъем с маркировкой “eDP” — это лишь отправная точка.

Панель eDP можно заменить на утвержденную совместимую модель. Возможности замены зависят от выбранного оборудования и конфигурации, а не только от названия интерфейса.

MIPI DSI: Решить вопрос с поддержкой драйверов до начала отбора проб

Стандарт MIPI DSI стоит рассмотреть в том случае, если процессорная платформа поддерживает подходящий хост-контроллер DSI. Необходимо уточнить физический интерфейс, конфигурацию линий, формат пикселей и режим работы.

Будьте точны в названии интерфейса. Разъем камеры MIPI CSI не является заменой разъёму дисплея MIPI DSI.

Необходимо заранее проверить поддержку программного обеспечения. Перед заказом образцов запросите последовательность инициализации панели, требования к сбросу и информацию о доступных драйверах. Два дисплея с аналогичными электрическими разъемами могут требовать разных команд инициализации.

MIPI DSI включает режимы работы «видео» и «командный». Хост-устройство и панель должны поддерживать нужный режим; то, что устройство работает с другим экраном, не означает, что оно совместимо с выбранным вами ЖК-дисплеем.

Параллельная работа SPI и MCU: проверка корректности отображения графики

Параллельные интерфейсы SPI и MCU передают команды и данные о пикселях на контроллер дисплея, как правило, оснащённый памятью дисплея. Это разные интерфейсы, но оба могут быть полезны для встроенных экранов управления.

SPI использует относительно небольшое количество сигнальных линий. Скорость передачи данных может стать ограничивающим фактором, когда большие участки экрана требуют частого обновления. Статичный экран состояния и интерфейс с плавной прокруткой предъявляют совершенно разные требования к одному и тому же соединению.

Параллельные интерфейсы микроконтроллера используют больше сигналов и могут обеспечивать более высокую пропускную способность в зависимости от шины и контроллера. Проверьте набор команд и требования к временным параметрам, а также ширину шины.

Оцените реальные меню, анимацию и частоту обновления. Пример, в котором отображается неподвижное изображение, не позволяет судить о производительности готового пользовательского интерфейса. ST’s Руководство по использованию дисплея SPI иллюстрирует роль обновлений и синхронизации памяти дисплея.

Перед оформлением заказа проверьте совместимость

Вместе изучите техническое описание ЖК-дисплея и документацию по материнской плате. Сравнение интерфейсов поможет сузить круг вариантов; приведённые ниже проверки позволят определить, могут ли выбранные компоненты работать вместе.

Проверить	Что необходимо подтвердить
Идентификация ЖК-дисплея	Полный номер модели и версия технических характеристик
Разъем и распиновка	Модель разъема, ориентация контактов, расположение контактов питания и сигнальных выводов
Требования к электрооборудованию	Питание панели, логические уровни и требуемая мощность
Параметры отображения	Разрешение, частота обновления, тактовая частота пикселей, а также применимые требования к гашению и полярности
Конфигурация интерфейса	Описанные выше настройки, относящиеся к конкретному интерфейсу
Прошивка и программное обеспечение	Необходимые настройки BIOS, драйвер панели, команды инициализации или конфигурация контроллера
Последовательность включения питания	Требуемый порядок и задержки для сигналов питания, сброса, дисплея и управления подсветкой

Совпадение количества выводов не означает, что расположение выводов питания и сигнальных выводов совпадает. Аналогично, две платы с одинаковым разрешением могут требовать разных настроек синхронизации или конфигурации.

Прежде чем использовать запасной ЖК-дисплей в качестве взаимозаменяемого, повторите эту проверку. Не полагайтесь на внешний вид, размер по диагонали или аналогичный артикул.

Также необходимо отдельно проверить работу системы подсветки и сенсорного интерфейса. Наличие исправного видеосоединения не гарантирует совместимости со светодиодной подсветкой или сенсорным контроллером. См. нашу Руководство по выбору подсветки ЖК-дисплея в соответствии с требованиями к подсветке.

Проверьте исправность кабеля и дисплея одновременно

При проведении выборочных испытаний следует использовать производственный жгут проводов, крепления разъемов и маршрут прокладки кабеля, предусмотренные для серийного производства. Использование короткого кабеля для стендовых испытаний не позволяет подтвердить работоспособность более длинного жгута, установленного рядом с импульсной силовой электроникой.

Проведите тестирование холодного запуска, перезапуска, восстановления питания, а также перехода в режим сна и выхода из него (если применимо). Запустите целевой режим отображения с использованием цветовых шаблонов, текста и анимационного контента. Обратите внимание на некорректную цветопередачу, мерцание, периодическую потерю изображения и сбои, возникающие только после многократных запусков.

Проведите проверку работы в требуемом для проекта диапазоне температур и в ходе соответствующей оценки ЭМС. Не существует единой безопасной длины кабеля для всех ЖК-дисплеев, использующих один и тот же интерфейс; на результат влияют передатчик, приемник, скорость передачи сигнала и конструкция соединительного кабеля.

Зафиксируйте утвержденную версию ЖК-дисплея, прошивку платы и схему подключения кабеля. При внесении каких-либо изменений необходимо перепроверить соответствующие пункты и повторить соответствующие проверки перед запуском в производство.

Для рассмотрения проекта в рамках программы Eagle Touch отправьте техническое описание ЖК-дисплея, модель материнской платы, целевое разрешение и частоту обновления, длину кабеля, операционную систему и предполагаемый объем заказа. Свяжитесь с нашей командой чтобы обсудить подключение дисплея перед началом отбора проб.