LCD 인터페이스 선택이 실제로 어떻게 작동하는지 (어떤 것이 더 나은지에 대한 것이 아님)

나는 정기적으로 보는 상황이 있다. 문의가 들어오면 디스플레이 크기와 해상도가 나열된다. 7인치, 1024×600. 또는 4.3인치, 480×272. 인터페이스 필드는 비어 있다. 발신자는 RGB, MIPI, LVDS 또는 SPI를 명시하지 않았다.

이것이 그들의 숙제에서의 공백인가? 나는 그렇게 생각하지 않는다. 이것은 LCD 인터페이스 선택 대화의 정상적인 출발점이다. 인터페이스는 고객이 가지고 와야 할 것이 아니다. 그것은 양측이 서로의 제약에서 시작하여 함께 알아내는 것이다.

이 기사는 LCD 인터페이스 선택이 실제로 어떻게 작동하는지를 설명한다: 사양을 비교하고 승자를 선언하는 것이 아니라, 고객의 메인보드가 구동할 수 있는 것과 공급자의 드라이버 IC 및 모듈 디자인이 지원할 수 있는 것을 일치시키는 것이다.

왜 "어떤 인터페이스가 더 좋은가"가 잘못된 질문인가

더 나아가기 전에, 2.4인치에서 15.6인치 TFT LCD 범위에서 가장 많이 접할 가능성이 있는 네 가지 인터페이스에 대한 간단한 안내:

• RGB병렬 인터페이스입니다. 빨간색, 초록색 및 파란색 색상 데이터는 색상 깊이에 따라 18개 또는 24개의 전용 데이터 라인을 통해 이동하며, HSYNC, VSYNC 및 DOTCLK 신호로 동기화됩니다. 일반적으로 소형에서 중형(2.4인치에서 7인치)에서 사용됩니다. 간단한 프로토콜로 비용 효율적이지만, 네이티브 RGB TFT 컨트롤러가 있는 호스트가 필요하며 직렬 대안보다 더 많은 커넥터 핀을 사용합니다. 우리의 RGB 인터페이스 기사 를 참조하여 더 깊이 알아보자.
• MIPI DSI: 차동 신호를 사용하는 직렬 인터페이스. 핀 수가 적고 전력이 낮으며, 컴팩트한 디자인과 고해상도 패널에 적합하다. 최신 임베디드 디자인에서 일반적이다. 우리의 MIPI 디스플레이 모듈 가이드 세부 사항을 다룹니다.
• LVDS: 긴 케이블 구동 및 노이즈 면역을 위해 설계된 차동 신호 전송. 5인치에서 15.6인치 패널까지의 산업용 작업 말. LVDS 디스플레이 모듈 가이드 사양을 참조하십시오.
• SPI: 핀 수가 적고, 소형 디스플레이(2.4인치에서 3.5인치) 및 간단한 MCU 구동 설정에 일반적입니다. 초기화 레지스터 시퀀스를 작성해야 하며, 이는 펌웨어 작업을 추가합니다.

고객 측 제약 조건: 귀하의 측에서 결정하는 것

공급자가 제공할 수 있는 것을 보기 전에, 귀하의 측에서 시작하십시오. 일반적으로 세 가지가 가능한 인터페이스 세트를 결정합니다.

호스트/메인보드 기능

이는 일반적으로 가장 어려운 제약 조건입니다. MCU에 24비트 병렬 출력을 가진 네이티브 RGB TFT 컨트롤러가 있다면, 귀하는 RGB 영역에 있습니다. SoC가 MIPI DSI 레인을 노출하면 MIPI 패널이 열립니다. SPI와 몇 개의 GPIO만 제공하는 간단한 MCU로 작업하는 경우, 온보드 컨트롤러가 있는 SPI 구동 디스플레이가 자연스러운 선택입니다.

먼저 메인보드의 데이터시트를 확인하세요. 나중에가 아닙니다. 실제로 사용할 수 있는 인터페이스 옵션은 여기에서 설정되며, 공급자가 하위에서 하는 어떤 것도 올바른 컨트롤러나 물리적 핀 없이 호스트를 무시할 수 없습니다.

팀의 개발 능력

다양한 인터페이스는 서로 다른 수준의 펌웨어 노력을 요구합니다. SPI 디스플레이는 일반적으로 화면이 켜지기 전에 디스플레이 컨트롤러를 구성하기 위해 초기화 레지스터의 시퀀스를 전송해야 합니다. 이는 어렵지 않지만 모든 팀이 이전에 해본 것은 아닙니다. 반면 RGB와 LVDS는 소프트웨어 측면에서 더 간단합니다: 타이밍 매개변수를 구성하고 프레임 데이터를 전송하기 시작합니다.

팀에 깊은 임베디드 경험이 있다면 SPI는 문제가 되지 않습니다. 펌웨어 대역폭이 제한적이고 최소한의 레지스터 수준 구성으로 디스플레이가 "그냥 작동"하기를 원한다면 RGB 또는 LVDS가 통합 시간을 줄일 수 있습니다.

프로젝트 유형이 유연성을 결정합니다

여기서 LCD 인터페이스 선택 과정에서 가장 큰 갈림길이 발생합니다.

새로운 디자인 또는 프로토타입 단계: 의미 있는 유연성이 있습니다. 공급자의 IC 기반 권장 사항을 따를 수 있습니다. 공급자의 표준 모듈이 RGB로 제공되고 호스트가 RGB를 지원한다면, 결정이 내려지고 진행할 수 있습니다.

EOL 교체 프로젝트유연성이 무너집니다. 원래 디스플레이의 인터페이스 핀 배치는 이미 메인보드 설계에 포함되어 있습니다. 인터페이스를 변경하는 것은 메인보드를 변경하는 것을 의미하며, 이는 EOL 교체 시나리오에서는 드물게 허용됩니다. 이에 대해 자세히 설명한 글을 썼습니다. LCD 디스플레이 EOL 교체 가이드. 그곳의 핵심 규칙은 여기에도 적용됩니다: 다른 작업을 하기 전에 원래 인터페이스 핀 배치를 확인하십시오. EOL 부품이 40핀 RGB 인터페이스를 사용했다면, 교체품도 그것과 일치해야 하며, 그렇지 않으면 보드 회전이 필요합니다.

공급자 측 제약: 모듈이 결정하는 것

이제 방정식의 다른 측면입니다. 호스트가 구동할 수 있는 것을 알고 있더라도, 디스플레이 모듈 자체에는 고유한 제약이 있습니다. 이를 이해하면 공급자와 대화할 때 더 나은 질문을 할 수 있습니다.

인터페이스는 유리에서가 아니라 드라이버 IC에서 나옵니다.

LCD 유리 자체(셀, 편광판, 백라이트)는 인터페이스를 결정하지 않습니다. 모듈의 플렉시블 인쇄 회로에 장착된 드라이버 IC가 결정합니다. 동일한 유리는 서로 다른 드라이버 IC와 결합되어 서로 다른 인터페이스를 가진 모듈을 생성할 수 있습니다. 4.3인치 480×272 패널은 본질적으로 RGB 패널이나 MCU 패널이 아닙니다. 이는 공급자가 선택한 IC와 그 IC가 어떻게 구성되는지에 따라 달라집니다. 이는 패널 사양 측면에서 디스플레이를 생각하는 엔지니어들을 혼란스럽게 하므로, 대화 초반에 명확히 언급할 가치가 있습니다.

패턴 A: 하나의 IC, 구성에 따른 다중 인터페이스 모드

2.4인치에서 3.5인치 범위에서 흔히 볼 수 있는 패턴: 여러 인터페이스 모드를 지원하는 드라이버 IC를 중심으로 구축된 디스플레이입니다. 예를 들어, SPI 통신을 위해 주로 설계된 IC가 레지스터 설정을 통해 MCU 8080 병렬 모드 또는 RGB 모드로 작동하도록 재구성될 수 있습니다. 전환은 IC 구성 수준에서 발생하며, 물리적 커넥터 수준에서는 발생하지 않습니다. 이는 공급자가 서로 다른 고객을 위해 서로 다른 인터페이스 변형으로 동일한 유리를 제공할 수 있는 능력을 제공합니다.

패턴 B: 하나의 커넥터에서 여러 인터페이스, 하드웨어 핀으로 선택

위의 패턴 A는 구성 수준에서 발생합니다. IC의 펌웨어 또는 레지스터 설정이 모드를 결정하지만, 한 번에 하나의 인터페이스 신호만이 물리적으로 커넥터로 출력됩니다. 패턴 B는 한 걸음 더 나아갑니다: 커넥터 자체가 모든 지원되는 인터페이스의 신호를 동시에 전달하며, 하드웨어 핀만이 어떤 신호가 활성화될지를 결정합니다. 모든 세 가지 인터페이스 신호 그룹이 동일한 핀 배치에서 노출되는 2.4인치 모듈을 예로 들어 보겠습니다:

• RGB 신호 그룹: VSYNC, HSYNC, DOTCLK, ENABLE 및 18개의 데이터 라인(DB17에서 DB0까지)
• SPI 신호 그룹: SDO, SDI, RD, WR/SCK, RS, CS
• 네 개의 IM (인터페이스 모드) 선택 핀: IM0, IM1, IM2, IM3

이 신호들은 모두 단일 45핀 커넥터에 존재합니다. 고객은 주문 시 인터페이스를 선택할 필요가 없습니다. 그들은 하드웨어 풀업 또는 풀다운 저항기를 통해 IM 핀을 구성하고, 드라이버 IC는 해당 모드로 부팅됩니다. SPI에서 RGB로, 그리고 MCU 모드로의 전환은 도구 변경이 아닙니다. 이는 다른 FPC가 아닙니다. 이는 이미 커넥터에 존재하는 핀의 하드웨어 구성입니다.

이것은 인터페이스 선택이 이 시나리오에서 조차 조달 결정이 아니라는 것을 의미하기 때문에 중요합니다. 이는 고객의 보드에서 하드웨어 설계 단계에서 결정된 부팅 구성입니다.

패턴 C: IC는 지원하지만 모듈은 이를 노출하지 않음

이것은 가장 혼란을 일으키는 구분이며, 별도의 섹션이 필요합니다.

드라이버 IC 데이터시트는 SPI, RGB 및 MCU 모드에 대한 지원을 나열할 수 있습니다. 이는 실리콘이 할 수 있는 일을 알려줍니다. 그러나 특정 IC를 기반으로 구축된 모듈이 실제로 어떤 것을 제공하는지는 알려주지 않습니다. 그 이유는 다음과 같습니다.

공급자가 모듈을 설계할 때, 그들은 라우팅 결정을 내립니다: IC의 지원 인터페이스 신호 그룹 중 어떤 것이 FPC 커넥터로 연결되고, 어떤 것이 칩 내부에 남아 연결되지 않는지를 결정합니다. 동일한 IC를 기반으로 구축된 두 개의 모듈은 고객의 입장에서 완전히 다르게 보일 수 있습니다:

1. 모든 신호 그룹이 라우팅됨공급자는 위의 패턴 B 예와 같이 모든 지원되는 인터페이스의 신호를 커넥터로 가져옵니다. 고객은 부팅 시 선택할 수 있습니다.
2. 단일 신호 그룹만 라우팅됨공급자는 예를 들어 RGB 데이터와 타이밍 라인을 커넥터로 라우팅하지만, IC 아래에서는 SPI와 MCU도 지원합니다. IC의 사용되지 않는 신호 핀은 고정 레벨로 끌어올리거나 내부에서 플로팅 상태로 남겨집니다. 이들은 결코 커넥터로 연결되지 않았습니다.

경우 (2)에서는 모듈이 고객의 관점에서 단일 인터페이스입니다. IC 데이터시트가 다중 인터페이스 지원에 대해 무엇을 말하는지는 중요하지 않습니다. SPI 및 MCU 모드는 전기적으로 접근할 수 없으며, 이러한 신호를 전달할 트레이스가 FPC에 존재하지 않기 때문입니다.

인터페이스를 변경할 수 없는 경우

일부 상황에서는 재구성을 위한 여지가 없습니다. 드라이버 IC는 하드웨어 핀 없이 하나의 인터페이스 모드로 공장에서 구성될 수 있습니다. 패널의 유리 라우팅은 특정 인터페이스의 신호 요구 사항에 맞게 설계되었을 수 있으며, 인터페이스를 변경하려면 셀 레이아웃을 다시 설계해야 합니다. 그 시점에서 선택지는 세 가지로 좁혀집니다: 드라이버 IC를 변경하는 것(커스터마이징 프로젝트), 귀하의 측에서 메인보드를 변경하는 것, 또는 귀하의 인터페이스와 이미 일치하는 표준 모듈을 가진 다른 공급업체를 찾는 것입니다. 커스터마이징이 앞으로 나아갈 길이라면, 우리의 커스텀 LCD 디스플레이 OEM 가이드 는 공급업체에 대한 결정을 내리기 전에 평가해야 할 사항을 다룹니다.

실용적인 결정 프레임워크

양측의 제약 조건이 테이블에 놓인 상태에서, 제가 추천하는 LCD 인터페이스 선택 순서는 다음과 같습니다. 이것은 비교 표가 아닙니다. 결정 흐름입니다.

1. 새 디자인 또는 교체? 교체하는 경우, 먼저 원래 인터페이스 핀 배치를 확인하십시오. 모든 하류는 이 답변에 의존합니다.
2. 호스트가 기본적으로 지원하는 것은 무엇입니까? 데이터시트를 확인하십시오. MCU 또는 SoC가 RGB 컨트롤러, MIPI DSI 레인, LVDS 송신기 또는 단지 SPI/GPIO만 노출합니까? 이 답변이 가능한 세트를 설정합니다.
3. 공급업체의 표준 모듈이 귀하의 크기와 해상도를 충족할 수 있습니까? 여기서는 드라이버 IC가 무엇을 할 수 있는지뿐만 아니라, 그 기능 중 어떤 것이 이 특정 모듈의 커넥터로 실제로 라우팅되는지를 확인해야 합니다. 패턴 C를 다시 참조하십시오: IC 지원과 모듈 지원은 동일한 것이 아닙니다.
4. 표준 모듈이 일치하지 않는 경우: 모듈을 사용자 정의하는 비용(IC 교체, FPC 재설계)과 메인보드 디자인을 조정하는 비용을 비교하세요. 대부분의 경우 프로토타입 단계에서 공급업체의 표준 옵션을 따르는 것이 더 저렴합니다.

사전 결정된 인터페이스 대신 공급업체와 공유할 내용

이 기사를 통해 한 가지를 기억해야 한다면, 바로 이것입니다. 디스플레이 공급업체에 연락할 때 RGB, MIPI, LVDS를 스스로 해결할 필요는 없습니다. 공급업체의 모듈이 실제로 제공하는 내용을 이해하기 전에 인터페이스를 미리 결정하려고 하면 표준 제품으로 존재하지 않는 구성을 요청하게 될 수 있습니다.

대신 두 가지 정보를 공유하세요:

• 귀하의 메인보드의 기본 인터페이스 기능: 귀하의 MCU, SoC 또는 애플리케이션 프로세서가 출력하는 것은 무엇인가요? 어떤 인터페이스를 지원하며, 어떤 해상도를 제공하나요?
• 이것이 새로운 디자인인지 교체인지: 이는 공급업체에게 귀하 측의 유연성이 얼마나 있는지를 알려줍니다.

이 두 가지 데이터 포인트로 공급업체는 보통 며칠 내에 가능한 옵션을 확인할 수 있습니다. LCD 인터페이스 선택은 본래의 목적대로 짧은 대화가 되어야 하며, 연구 프로젝트가 되어서는 안 됩니다.

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