协议之常见显示接口概述

1.IIC
2.SPI
3.8080/8600
4.RGB接口
5.MIPI_DSI
6.TFT接口
7.MCU工作特点

1.IIC

• I2C总线，是Inter－Integrated Circuit的缩写。INTER-IC意思是用于相互作用的集成电路，这种集成电路主要由双向串行时钟线SCL和双向串行数据线SDA两条线路组成。
• I2C总线是PHLIPS公司推出的一种串行总线，是具备多主机系统所需的，包括总线裁决和高低速器件同步功能的高性能串行总线。
• I2C总线只有两根双向信号线。一根是数据线SDA，另一根是时钟线SCL。
  
  I2C总线通过上拉电阻接正电源。当总线空闲时，两根线均为高电平。连到总线上的任一器件输出的低电平，都将使总线的信号变低，即各器件的SDA及SCL都是线“与”关系。
  
  每个接到I2C总线上的器件都有唯一的地址。主机与其它器件间的数据传送可以是由主机发送数据到其它器件，这时主机即为发送器。由总线上接收数据的器件则为接收器。
• 主机：初始化发送、产生时钟信号和终止发送的器件，它可以是发送器或接收器。主机通常是微处理器。
• 从机：被主机寻址的器件，它可以是发送器或接收器，在多主机系统中，可能同时有几个主机企图启动总线传送数据。为了避免混乱， I2C总线要通过总线仲裁，以决定由哪一台主机控制总线。

在80C51单片机应用系统的串行总线扩展中，我们经常遇到的是以80C51单片机为主机，其它接口器件为从机的单主机情况。
I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上，因此I2C总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。总线的长度可高达25英尺，并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件。 I2C总线的另一个优点是，它支持多主控multimastering， 其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在任何时间点上只能有一个主控。

2. SPI
2.1 SPI接口概述

• SPI总线是串行外围设备接口,是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线.
• SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线。
• SPI接口是全双工、同步、串口、单主机。
  引脚定义：
• SDO – 主设备数据输出，从设备数据输入
• SDI – 主设备数据输入，从设备数据输出
• SCLK – 用来为数据通信提供同步时钟信号，由主设备产生
• CS – 从设备使能信号，由主设备控制

2.2 SPI从机的内部结构

• SPI从机从主机获得时钟和片选信号，因此cs和sclk都是输入信号。
• SPI接口在内部硬件实际上是个简单的移位寄存器,传输的数据为8位,在主器件产生的从器件使能信号和移位脉冲下,按位传输,高位在前,低位在后。
  

2.3 SPI总线
如果一个SPI从机没有被选中，他的数据输出端SDO将处于高阻状态，从而与当前处于激活状态的隔离开。
寻址：
- MOSI：When master, out line; when slave, in line
- MISO：When master, in line; when slave, out line

• SPI总线在一次数据传输过程中，接口上只能有一个主机和一个从机能够通信。并且，主机总是向从机发送一个字节数据，而从机也总是向主机发送一个字节数据。
• 在SPI传输中，数据是同步进行发送和接收的。
• 数据传输的时钟基于来自主处理器的时钟脉冲，
• 当SPI接口上有多个SPI接口的单片机时，应区别其主从地位， 在某一时刻只能由一个单片机为主器件。
• 从器件只能在主机发命令时,才能接收或向主机传送数据。
• 其数据的传输格式是高位（MSB）在前，低位(LSB）在后
• SPI接口的一个缺点：没有应答机制确认是否接收到数据。
• 如果只是进行写操作，主机只需忽略收到的字节；反过来， 如果主机要读取外设的一个字节，就必须发送一个空字节来 引发从机的传输。
  2.4 优缺点
• 缺点：
  （1）缺乏流控制机制，无论主器件还是从器件均不对消息 进行确认，主器件无法知道从器件是否繁忙。因此，需要软件弥补，增加了软件开发工作量。
  （2）没有多主器件协议，必须采用很复杂的软件和外部逻 辑来实现多主器件架构。
• 优点：
  （1）接口简单，利于硬件设计与实现。
  （2）时钟速度快，且没有系统开销。
  （3）相对抗干扰能力强，传输稳定

3. 8080与6800时序的区别

• 6800又叫moto总线，8080总线又叫Intel总线。
• 大致来说，Intel总线的控制线有四根，RD写使能, WR读使 能, ALE地址锁存, CS片选。而moto总线只有三根，R/W读/写，ALE地址锁存，CE片使能。
• 6800和8080的区别主要是总线的控制方式上。 对于内存 的存储，需要数据总线和地址总线，这都是一样的。
• 但对于存取的控制，它们则采用了不同的方式：
• 8080 是通过“读使能（RE）”和“写使能（WE）”两条控制 线进行读写操作。
• 6800是通过“总使能（E）”和“读写选择（W/R）”两 条控制线进行。
  
  

4. RGB接口
4.1 RGB接口现在主要有三种方式： 16bit、18bit、24bit

• 16bit RGB数据位是R1-R5,G0-G5,B1-B5，显示比例为R:G:B 5:6:5，可显示彩色数量为65k种色彩；
• 18bitRGB数据位是R0-R5,G0-G5,B0-B5，显示比例为 R:G:B 6:6:6，可显示色彩为262k种色彩。
• 24bitRGB数据位是R0-R7,G0-G7,B0-B7，显示比例为 R:G:B 8:8:8，可显示色彩为16M种色彩。

除了RGB接口数据线外， RGB接口连接方式还需要MCK,HSYNC和VSYNC三根时钟线来保证, RGB接口数据按照正确的时序由CPU向LCD传输，其中MCK为系统时钟，提供稳定的方波时钟， HSYNC为行同步信号， VSYNC为场同步信号。
4.2 RGB接口工作特点
用RGB接口的MCU一般更强大，有专门的接口电路，RGB接口的driver IC去掉了一个接口电路（即CPU接口中处理Command/data的IO电路），就需要MCU提供RGB接口相对与系统接口而言是一种高速口，它需要外部提供时钟以及行、帧同步信号，也是将数据转换为相应的电压输送到panel上。H/V两个场同步信号。

5. MIPI_DSI
MIPI-DSI（移动行业处理器接口）是Mobile Industry Processor Interface的缩写。

MIPI联盟是一个开放的会员制组织。 2003年7月，由美国德州仪器（TI）、 意法半导体（ST）、 英国ARM和芬兰诺基亚（Nokia）4家公司共同成立。

MIPI联盟旨在推进手机应用处理器接口的标准化 。 该组织结集了业界老牌的软硬件厂商包括最大的手机芯片厂商TI、影音多媒体芯片领导厂商意法、全球手机巨头诺基亚以及处理器内核领导厂商ARM、还有手机操作系统鼻祖Symbian。随着飞思卡尔、英特尔、三星和爱立信等重量级厂商的加入，MIPI也逐渐被国际标准化组织所认可 。

MIPI-DSI PIN定义

• MIPI_CLOCK_P I:Positive polarity of low voltage differential clock signal
• MIPI_CLOCK_N I: Negative polarity of low voltage differential clock signal
• MIPI_DATA_P I/O: Positive polarity of low voltage differential data signal
• MIPI_DATA_N I/O :Negative polarity of low voltage differential data signal

6. TFT接口

• MCU模式：目前最常用的连接模式，一般是80系统（68系 统已经不存在了）。数据位传输有8位，9位， 16位和18位 。连线分为：CS/RS(寄存器选择），RD/，WR/，再就 是数据线了。优点是：控制简单方便，无需时钟和同步信号。缺点是：要耗费GRAM，所以难以做到大（QVGA 以上）；
• RGB模式：大屏采用较多的模式，数据位传输也有6位， 16位和18位之分。连线一般有：VSYNC，HSYNC，DOTCLK，VLD，ENABLE，剩下就是数据线。它的优缺 点正好和MCU模式相反。
• SPI模式：采用较少，连线为CS/，SLK，SDI，SDO四根 线，连线少但是软件控制比较复杂
• VSYNC模式：该模式是在MCU模式下增加了一根VSYNC （帧同步）信号线而已，应用于运动画面更新。

7. MCU工作特点

• MCU接口的LCD的Driver IC都带GRAM，driver
  IC作为MCU的一片协处理器，接受MCU发过来的Command/Data，可以相对独立的工作；CPU接口也就是常说的系统接口包括80、68及串口，以80为例包18/16/9/8
  bits种传输形式，18位接口即RGB均为6位数据，通过LCD Driver IC处理将6位数据转换成灰阶电压输送到panel上。
• 对于CPU接口的LCM，其内部的芯片就叫LCD驱动器。主 要功能是对主机发过的数据/命令，进行变换，变成每个
  象素的RGB数据，使之在屏上显示出来。这个过程不需要 点、行、帧时钟。