良许Linux教程网 干货合集 LCD 硬件操作原理

LCD 硬件操作原理

手机现在通常采用 LCD 和 OLED 两种不同类型的屏幕技术。本篇文章将聚焦于 LCD 屏幕。

LCD 和 OLED 屏幕之间存在哪些区别?我们可以参考以下链接的内容进行探讨:

https://www.zhihu.com/question/22263252/answer/410201820

LCD 硬件操作原理的不同接口

1. 应用工程师对 LCD 的视角

LCD 屏幕由多个像素组成:每行有 xres 个像素,总共有 yres 行像素,因此其分辨率为:xres * yres。

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只要我们能控制任意一个像素的颜色,就可以在 LCD 上绘制文字、图片。

1.1 像素的颜色怎么表示

用红绿蓝三颜色来表示,可以用 24 位数据来表示红绿蓝,也可以用 16 位等等格式,比如:

  • bpp:bits per pixel,每个像素用多少位来表示

  • 24bpp:实际上会用到 32 位,其中 8 位未使用,其余 24 位中分别用 8 位表示红(R)、绿(G)、蓝(B)

  • 16bpp:有 rbg565,rgb555

    • rgb565:用 5 位表示红、6 位表示绿、5 位表示蓝
    • rgb555:16 位数据中用 5 位表示红、5 位表示绿、5 位表示蓝,浪费一位
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1.2 怎么把颜色发给 LCD

假设每个像素的颜色用 16 位来表示,那么一个 LCD 的所有像素点假设有 xres * yres个,需要的内存为:xres * yres * 16 / 8,也就是要设置所有像素的颜色,需要这么大小的内存。这块内存就被称为 framebuffer:

  • Framebuffer 中每块数据对应一个像素
  • 每块数据的大小可能是 16 位、3 2位,这跟 LCD 上像素的颜色格式有关
  • 设置好 LCD 硬件后,只需要把颜色数据写入 Framebuffer 即可
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2. 驱动工程师眼里看到的 LCD

2.1 统一的 LCD 硬件模型

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2.2 MCU 常用的 8080 接口 LCD 模组

单片机性能较弱,外接一个统一的模组。模组包括了 Framebuffer、LCD 控制器、LCD 屏幕。

单片机和模组间的接口有 CS 片选信号、RD 读、WR 写、data bus、cmd/data 标记线。标记线用来区分 data bus 上传输的是 data 还是 cmd。

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这种做法的限制是屏幕像素不能太大,因为模组的 Framebuffer 是 SRAM,很贵,做不了太大。

2.3 MPU 常用的 TFT RGB 接口

嵌入式 Linux 则使用 TFT RGB 接口,内存和 LCD 控制器集成在 Soc 里面,外部接一个 LCD 屏幕。

信号线有 DCLK、RGB 数据线、HSYNC、VSYNC、DE

1、横向移动像素点:DCLK
2、从最右移动到下一行最左:HSYNC
3、从右下角移动到左上角:VSYNC
4、RGB 是数据线
5、DE:data enable
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2.4 MIPI 标准

MIPI 表示Mobile Industry Processor Interface,即移动产业处理器接口。是 MIPI 联盟发起的为移动应用处理器制定的开放标准和一个规范。主要是手机内部的接口(摄像头、显示屏接口、射频/基带接口)等标准化,从而减少手机内部接口的复杂程度及增加设计的灵活性。

对于 LCD,MIPI 接口可以分为 3 类:

  • MIPI-DBI (Display Bus Interface)

    • 既然是 Bus(总线),就是既能发送数据,也能发送命令,常用的 8080 接口就属于 DBI 接口
    • Type B (i-80 system), 8-/9-/16-/18-/24-bit bus
    • Type C (Serial data transfer interface, 3/4-line SPI)
  • MIPI-DPI (Display Pixel Interface)

    • Pixel(像素),强调的是操作单个像素,在 MPU 上的 LCD 控制器就是这种接口
    • Supports 24 bit/pixel (R: 8-bit, G: 8-bit, B: 8-bit)
    • Supports 18 bit/pixel (R: 6-bit, G: 6-bit, B: 6-bit)
    • Supports 16 bit/pixel (R: 5-bit, G: 6-bit, B: 5-bit)
  • MIPI-DSI (Display Serial Interface)

    • Serial,相比于 DBI、DPI 需要使用很多接口线,DSI 需要的接口线大为减少
    • Supports one data lane/maximum speed 500Mbps
    • Supports DSI version 1.01
    • Supports D-PHY version 1.00
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良许

作者: 良许

良许,世界500强企业Linux开发工程师,公众号【良许Linux】的作者,全网拥有超30W粉丝。个人标签:创业者,CSDN学院讲师,副业达人,流量玩家,摄影爱好者。
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