Zalety i wady interfejsu SPI i interfejsu QSPI dla małego ekranu LCD

     Niektórzy inżynierowie klientów nie znają interfejsu SPI i interfejsu QSPI małego ekranu LCD i napotkają trudności w projektowaniu. Oto krótkie wprowadzenie do zalet i wad obu stron. Po pierwsze, SPI jest szeregowym interfejsem peryferyjnym, który zwykle ma cztery linie: SCLK (zegar), MOSI (Master Send Slave Recench), MISO (Master Recent Slave Send), SS (Chip Select); podczas gdy QSPI to kolejka SPI, która jest rozszerzeniem SPI, co może zmniejszyć liczbę pinów lub poprawić wydajność. Zalety i wady obu stron są następujące:

1. Fizyczne szpilki i metody połączenia

· Interfejs SPI:

Standardowy SPI wykorzystuje 4 niezależne linie sygnałowe (z wyłączeniem mocy/gruntu):

· SCLK (sygnał zegara): synchroniczny zegar dostarczany przez urządzenie główne;

· MOSI (Master Out Slave in): Master → Linia transmisji danych niewolników;

· Miso (Master in Slave Out): Slave → Master Data Transmission Linia;

· SS (Slave Select, Chip Select): Urządzenie główne wybiera urządzenie niewolników (dla wielu niewolników wymaganych jest wiele SS).

W przypadku ekranów małych rozmiarów, jeśli IC sterownika obsługuje tylko SPI, zwykle musi zajmować 4 porty IO (scenariusz pojedynczego niewolnika), który ma określone wymagania dotyczące układu PCB.

· Interfejs QSPI:

QSPI jest rozszerzonym protokołem SPI (niektórzy producenci nazywają to „Quad-Spi” lub „Fast SPI”), który zmniejsza liczbę fizycznych interfejsów poprzez multipleksyjne szpilki danych. Typowe QSPI zachowuje tylko 3 linie sygnałowe (niektóre scenariusze można uprościć):

· Sclk (zegar);

· IO0/IO1/IO2/IO3 (czterokierunkowa magistrali danych, którą można elastycznie skonfigurować jako wejście/wyjście);

· SS (Chip Select, opcjonalnie, zastąpiony czasem w niektórych scenariuszach).

    W rzeczywistych aplikacjach ICS sterownika QSPI dla małych ekranów często łączą funkcje MOSI/MISO w czterosobowej magistrali danych (na przykład kontrolowanie kierunku danych za pomocą instrukcji), a tylko 3 ~ 4 linii są potrzebne do zakończenia komunikacji dwukierunkowej, znacznie zmniejszając obłożenie pinu (na przykład, wspólne QSPI małego ekranu wymaga tylko 3 linii: SCLK+3 IO).

2. Protokół komunikacji i wydajność

· Charakterystyka komunikacji SPI:

· Tryb Full-Duplex: Podczas gdy urządzenie główne wysyła dane (MOSI), urządzenie niewolników może zwrócić dane (MISO). Teoretycznie 1 bit dwukierunkowy transmisja jest zakończona według cyklu zegara;

· Instrukcja/separacja danych: Każda komunikacja wymaga wysyłania instrukcji (takich jak „Rejestr zapisu” i „Wyślij dane wyświetlania”), a następnie wysyłanie odpowiednich danych. Proces jest ustalony;

· Brak mechanizmu kolejki: urządzenie główne musi poczekać, aż urządzenie niewolnika zakończy bieżącą operację (np. Odbiór/przetwarzanie danych) przed rozpoczęciem następnej komunikacji. Opóźnienie jest ograniczone przez czas reakcji urządzenia niewolnika.

· Cechy komunikacyjne QSPI:

· Transmisja kolejki (kolejka): Obsługuje urządzenie główne w celu wstępnego załadowania wielu instrukcji/danych do kolejki FIFO wewnątrz QSPI i automatycznie wykonują je sekwencją bez czekania na zakończenie poprzedniej instrukcji (podobnie jak „rurociąg instruktażowy”);

· Elastyczny kierunek danych: poprzez konfigurację „fazy instrukcji” i „fazy danych”, ta sama magistrala danych może przełączać kierunek wejściowy/wyjściowy na różnych etapach (na przykład wysyłaj instrukcje zapisu najpierw, a następnie wysyłanie danych wyświetlanych ciągle);

· Wyższa efektywna szerokość pasma: Chociaż częstotliwość zegara QSPI (zwykle 10 ~ 50 MHz) jest podobna do SPI, rzeczywistą wydajność transmisji danych jest wyższa poprzez zmniejszenie kosztów sygnałów sterujących (takich jak brak dodatkowego przełączania SS); Zwłaszcza w scenariuszach, w których małe ekrany muszą być często odświeżane (takie jak dynamiczna aktualizacja interfejsów graficznych), mechanizm kolejki QSPI może zmniejszyć częstotliwość interwencji procesora.

3. Złożoność kontroli i obowiązujące scenariusze

· Obowiązujące scenariusze dla SPI:

· IC sterownika obsługuje jedynie protokół SPI (stare lub tanie rozwiązania);

· Funkcja ekranu jest prosta (taka jak wyświetlacz tekstowy, nie jest wymagana złożona kolejka instrukcji);

· Główne zasoby kontroli IO są wystarczające (nie trzeba oszczędzać pinów).

Wady: Wiele pinów jest zajętych, złożone scenariusze wymagają częstego przełączania instrukcji/danych, a procesor musi aktywnie zarządzać każdym etapem komunikacji.

· Obowiązujące scenariusze dla QSPI:

· ICS sterowników dla ekranów małych rozmiarów (takich jak 0,96 ~ 2,8 cala) Obsługuj QSPI (roztwory głównego nurtu, takie jak ILI9341, ST7735 itp. Wszystkie obsługę trybu QSPI);

· Potrzeba uproszczenia konstrukcji PCB (zapisz porty IO, odpowiednie dla urządzeń zminiaturyzowanych);

· Wymagaj wysokiego wyświetlacza w czasie rzeczywistym lub dynamicznym (takim jak interfejs GUI, animacja) i trzeba skrócić czas oczekiwania komunikacji między procesorem a ekranem.

Zalety: kilka pinów, elastyczne protokoły, odpowiednie do wydajnej interakcji między mikrokontrolerami ograniczonymi przez zasoby (takie jak MCU) i małymi ekranami.

      Krótko mówiąc, w przypadku małych ekranów LCD QSPI jest lepszym wyborem: poprzez multipleksowanie pinów i mechanizm kolejki, przy jednoczesnym zachowaniu wystarczającej szybkości transmisji, projektowanie PCB i użycie zasobów sterowania głównym są znacznie uproszczone, co jest szczególnie odpowiednie dla scenariuszy wymagających dynamicznego wyświetlania i ograniczonej przestrzeni. SPI ma zastosowanie tylko do ekstremalnych przypadków, w których IC sterownika nie obsługuje QSPI lub ma niezwykle proste funkcje. Przy faktycznym wyborze konieczne jest najpierw potwierdzenie specyfikacji interfejsu IC sterownika ekranu (niektóre ekrany obsługują zarówno SPI, jak i QSPI, które można przełączyć poprzez konfigurację pinów). Technologia Shenzhen Hongjia ma 12 lat profesjonalnych badań i rozwoju, produkcji i sprzedaży od 1,14 cala do 12,1 cala ekranów LCD i pasujących ekranów dotykowych. Istnieją różne rozmiary interfejsu SPI i ekranów LCD interfejsu QSPI, które można również dostosować. Klienci są mile widziani w konsultacji e -mail.