Преимущества и недостатки интерфейса SPI и интерфейса QSPI для малого ЖК-экрана

     Некоторые клиентские инженеры не знакомы с интерфейсом SPI и интерфейсом QSPI из ЖК-экрана небольшого размера, и они столкнутся с трудностями в дизайне. Вот краткое введение в преимущества и недостатки обеих сторон. Прежде всего, SPI является последовательным периферическим интерфейсом, который обычно имеет четыре строки: SCLK (часы), MOSI (Master Send Presect), MISO (Master Presect Send Send), SS (Chip Select); в то время как QSPI является Queue SPI, который является расширением SPI, который может уменьшить количество штифтов или повысить эффективность. Преимущества и недостатки обеих сторон заключаются в следующем:

1. Физические булавки и методы соединения

· Интерфейс SPI:

Стандартный SPI использует 4 независимые сигнальные линии (за исключением мощности/земли):

· SCLK (тактовой сигнал): синхронные часы, предоставленные главным устройством;

· MOSI (Master Out Slave In): Мастер → Линия передачи данных;

· Мисо (Мастер в рабстве): рабыня → Страна передачи основных данных;

· SS (Select Slebe, Select Chip): главное устройство выбирает подчиненное устройство (для нескольких рабов требуется несколько SS).

Для экранов небольшого размера, если IC Driver поддерживает только SPI, он обычно должен занимать 4 порта IO (сценарий с одним рабов), который имеет определенные требования для макета печатной платы.

· Интерфейс QSPI:

QSPI-это расширенный протокол SPI (некоторые производители называют его «Quad-Spi» или «Fast SPI»), который уменьшает количество физических интерфейсов путем мультиплексирования контактов данных. Типичный QSPI сохраняет только 3 основных сигнала (некоторые сценарии могут быть дополнительно упрощены):

· Sclk (часы);

· IO0/IO1/IO2/IO3 (четырехпроводная шина данных, которая может быть гибко настроена как вход/вывод);

· SS (выбор чипа, необязательно, заменен временем в некоторых сценариях).

    В фактических приложениях ICS QSPI драйвера для экранов малого размера часто объединяют функции MOSI/MISO в четырехпроводную шину данных (например, управление направлением данных посредством инструкций), и только 3 ~ 4 строки необходимы для завершения двунаправленной связи, что значительно снижает занятость (например, общий мелкий QSPI только 3 строки: SCLK+3 IO).

2. Протокол связи и эффективность

· Характеристики связи SPI:

· Полнодуплексный режим: в то время как главное устройство отправляет данные (MOSI), подчиненное устройство может возвращать данные (MISO). Теоретически, 1 бит двунаправленной передачи завершается на тактовой цикл;

· Инструкция/разделение данных: каждая связь требует отправки инструкций (например, «Запись записи» и «Отправить данные отображения»), а затем отправлять соответствующие данные. Процесс фиксирован;

· Без механизма очереди: главному устройству нужно ждать, пока подчиненное устройство завершит текущую операцию (например, прием/обработка данных), прежде чем инициировать следующую связь. Задержка ограничена временем отклика подчиненного устройства.

· Особенности связи QSPI:

· Передача очереди (очередь): поддерживает главное устройство для предварительной загрузки нескольких инструкций/данных в очередь FIFO внутри QSPI и автоматически выполнять их последовательно, не ожидая выполнения предыдущей инструкции (аналогично «Pipeline»);

· Гибкое направление данных: через конфигурацию «Фаза инструкции» и «Фаза данных» одна и та же шина данных может переключать направление ввода/вывода на разных этапах (например, сначала отправлять инструкции по записи, а затем непрерывно отправлять данные отображения);

· Более высокая эффективная пропускная способность: хотя тактовая частота QSPI (обычно 10 ~ 50 МГц) аналогична SPI, фактическая эффективность передачи данных выше путем уменьшения накладных расходов контрольных сигналов (например, отсутствие дополнительного переключения SS); Особенно в сценариях, где необходимо часто обновлять небольшие экраны (например, динамическое обновление графических интерфейсов), механизм очереди QSPI может уменьшить частоту вмешательства ЦП.

3. Контроль сложности и применимых сценариев

· Применимые сценарии для SPI:

· IC драйвера поддерживает только протокол SPI (старые или недорогие решения);

· Функция экрана проста (например, только дисплей текста, не требуется сложная очередь инструкций);

· Основные ресурсы управления вводами -выводами достаточно (не нужно сохранять булавки).

Недостатки: многие булавки заняты, сложные сценарии требуют частого переключения инструкций/данных, а ЦП должен активно управлять каждым этапом связи.

· Применимые сценарии для QSPI:

· ICS драйвера для экранов малого размера (например, 0,96 ~ 2,8 дюйма).

· Необходимо упростить дизайн печатной платы (сохранить порты ввода -вывода, подходящие для миниатюрных устройств);

· Требовать высокого или динамического дисплея в реальном времени (например, интерфейс GUI, анимация), и необходимо сократить время ожидания связи между ЦП и экраном.

Преимущества: несколько булавок, гибкие протоколы, подходящие для эффективного взаимодействия между микроконтроллерами с ограниченными ресурсами (такими как MCU) и небольшими экранами.

      Короче говоря, для малых ЖК-экранов QSPI является лучшим выбором: с помощью механизма мультиплексирования и очередей PIN-штифта, при этом значительно упрощены, сохраняя достаточную скорость передачи, конструкция PCB и ограниченное пространство управления. SPI применим только к экстремальным случаям, когда IC драйвера не поддерживает QSPI или имеет чрезвычайно простые функции. При на самом деле выбор необходимо сначала подтвердить спецификации интерфейса IC драйвера экрана (некоторые экраны поддерживают как SPI, так и QSPI, которые можно переключать путем настройки контактов). Шэньчжэнь Hongjia Technology имеет 12-летние профессиональные исследования и разработки, производство и продажи от 1,14 дюйма до 12,1-дюймовых ЖК-экранов и соответствующих сенсорных экранов. Существуют различные размеры экранов интерфейса SPI и интерфейса QSPI, которые также могут быть настроены. Клиенты приветствуют консультацию по электронной почте.