رابط نمایشگر TFT: انتخاب بین RGB SPI MCU و MIPI

چشم‌انداز نمایشگر TFT رابط‌ها به سرعت در حال تکامل است و این تکامل ناشی از تقاضا برای وضوح بالاتر، مصرف انرژی کمتر و یکپارچه‌سازی ساده‌تر است. در میان رایج‌ترین رابط‌ها—RGB، SPI، MCU و MIPI—هر کدام به برنامه‌های متمایزی، از کنترل‌های صنعتی گرفته تا لوازم الکترونیکی مصرفی، پاسخ می‌دهند. در اینجا نحوه شکل‌دهی این فناوری‌ها به آینده سیستم‌های نمایشگر آمده است.

1. SPI: سادگی برای نمایشگرهای با وضوح پایین تا متوسط
SPI (رابط جانبی سریال) همچنان یک انتخاب محبوب برای نمایشگرهای TFT کوچک است، به‌ویژه در سیستم‌های محدود به منابع. با تنها چهار پین (MOSI، MISO، SCLK و CS/SS)، SPI طراحی سخت‌افزاری ساده و سربار MCU کمی را ارائه می‌دهد. با این حال، محدودیت‌های پهنای باند آن، آن را به وضوح پایین‌تر (به عنوان مثال، 480×272) و نرخ تازه‌سازی محدود می‌کند. به عنوان مثال، راه‌اندازی یک نمایشگر QVGA (320×240) با سرعت 30 FPS به سرعت کلاک ~36 مگاهرتز نیاز دارد، که آن را برای دستگاه‌های خانه هوشمند یا پوشیدنی‌ها مناسب می‌کند، اما برای برنامه‌های فشرده ویدئویی کافی نیست. درایورهای جدیدتر مانند ST7735S و ST7789 راندمان SPI را بهینه می‌کنند و عمق رنگ 16 بیتی را در طرح‌های فشرده امکان‌پذیر می‌کنند.

2. رابط‌های MCU: کنترل موازی برای عملکرد متوسط
رابط‌های موازی به سبک MCU (به عنوان مثال، Intel 8080 یا Motorola 6800) از گذرگاه‌های داده 8/16 بیتی برای دستیابی به انتقال داده سریع‌تر از SPI استفاده می‌کنند. آن‌ها از وضوح تا 480×320 پشتیبانی می‌کنند و برای سیستم‌های تعبیه‌شده که در آن هزینه و سادگی در اولویت هستند، ایده‌آل هستند. به عنوان مثال، پردازنده S3C2440A از کنترل‌های زمان‌بندی شبیه RGB برای راه‌اندازی TFTها در HMIs صنعتی استفاده می‌کند. علیرغم تعداد پین‌های بالاتر (11–21 پین)، این رابط‌ها از پیچیدگی پروتکل‌های سریال با سرعت بالا اجتناب می‌کنند و آن‌ها را به یک راه‌حل میانی برای دستگاه‌های پزشکی یا داشبوردهای خودرو تبدیل می‌کنند.

3. RGB: ویدئوی با سرعت بالا برای نمایشگرهای بزرگتر
رابط RGB، که از طریق کنترل‌کننده‌های LCD TFT (LTDC) پیاده‌سازی می‌شود، عملکرد برتری را برای وضوح تا 1280×800 ارائه می‌دهد. با انتقال داده‌های پیکسل موازی با سیگنال‌های همگام‌سازی اختصاصی (HSYNC، VSYNC) و یک کلاک پیکسل (PCLK)، از گلوگاه‌های بافر فریم عبور می‌کند. به عنوان مثال، یک نمایشگر WVGA (800×480) به یک PCLK ~23 مگاهرتز در 60 FPS نیاز دارد. RGB در برنامه‌های بزرگ مقیاس مانند پنل‌های صنعتی رایج است، اما تعداد پین‌های زیاد (تا 24 پین) و چالش‌های EMI اغلب به محافظ اضافی نیاز دارند.

4. MIPI-DSI: آینده طرح‌های موبایل و با وضوح بالا
MIPI DSI (رابط سریال نمایشگر) در برنامه‌های حساس به انرژی و با وضوح بالا برتری دارد. با استفاده از سیگنال‌دهی تفاضلی با 4–10 خط داده، تعداد پین‌ها را کاهش می‌دهد و در عین حال از وضوح تا 1280×800 پشتیبانی می‌کند. نمایشگرهایی مانند WF101JTYAHMNB0 10.1 اینچی (1024×600) از MIPI DSI 4 خطی برای ویدئوی 60 FPS بدون درز با تداخل الکترومغناطیسی کم استفاده می‌کنند. اگرچه پیچیدگی پروتکل آن به کنترل‌کننده‌های اختصاصی نیاز دارد، ویژگی‌هایی مانند زمان‌بندی تطبیقی و توان عملیاتی چند گیگابیتی آن را به انتخاب مناسب برای تلفن‌های هوشمند، تبلت‌ها و سیستم‌های اطلاعات سرگرمی پیشرفته خودرو تبدیل می‌کند.