Les nombreux avantages de l'interface QSPI de l'écran LCD

      Qu'est-ce que QSPI? C'est une extension de SPI. Son nom complet est Quad Spi, qui est un SPI à quatre fils. Le SPI traditionnel est une ligne de données unique (MOSI / MISO), tandis que QSPI utilise quatre lignes de données, et peut également avoir des horloges et des sélections de puces distinctes. L'affichage des cristaux liquides (LCD) adopte la conception de l'interface QSPI (quad spi, quatre fils SPI), qui présente des avantages uniques dans les systèmes embarqués et l'électronique grand public, principalement reflété dans la transmission à grande vitesse, le câblage simplifié, la faible consommation d'énergie, la compatibilité élevée et d'autres aspects. Ce qui suit est une analyse détaillée de ses «avantages» du point de vue des principes techniques et des applications pratiques:

1. Transmission à grande vitesse: bande passante parallèle à quatre fils, considérablement améliorée

Le SPI traditionnel (interface périphérique série) utilise une seule ligne de données (MOSI / MISO) + ligne d'horloge (SCK) + SELECT (CS) en mode simplex ou demi-duplex, et le taux de transmission des données est limité par la bande passante de la ligne unique (généralement quelques Mbps à des dizaines de MBP). En tant qu'extension de SPI, QSPI réalise la transmission parallèle à quatre fils à travers quatre lignes de données indépendantes (IO0 ~ IO3), et peut transmettre 4 bits de données dans le même cycle d'horloge (au lieu de 1 bit de SPI traditionnel).

· La bande passante théorique est augmentée de 4 fois: si la fréquence de l'horloge principale est la même (comme 50 MHz), la bande passante de QSPI peut atteindre 200 Mbps (50 MHz × 4 bits), tandis que le SPI traditionnel n'est que de 50 Mbps (50 MHz × 1bit).

· Une meilleure efficacité réelle: QSPI prend en charge une conception de protocole plus compacte (tel que la réduction des frais généraux de l'instruction de contrôle), et avec la réponse à grande vitesse des puces de pilote LCD, il peut raccourcir considérablement le temps de rafraîchissement de l'écran, en particulier adapté aux scènes qui nécessitent un affichage dynamique (comme l'animation, la vidéo) ou une haute résolution (comme QVGA, WVGA).

2. Câblage simplifié: moins d'épingles, faible complexité

Pour les systèmes intégrés (tels que MCU, SOC), les ressources PIN sont souvent limitées. QSPI n'a besoin que de 6 signaux de base (SCK, CS, IO0 ~ IO3), plus l'alimentation et le sol, pour terminer la communication avec la puce du pilote LCD; Bien que le SPI traditionnel puisse nécessiter des épingles supplémentaires (telles que le miso) si une transmission bidirectionnelle est requise (telle que l'envoi de commandes et la réception de l'état en même temps), et les interfaces parallèles (telles que les bus parallèles 8 bits / 16 bits) nécessitent plus d'épingles (telles que 8 lignes de données + lignes de contrôle), ce qui entraîne une disposition complexe PCB et une surface accrue.

· Enregistrer les ressources de broches: QSPI n'a besoin que d'un petit nombre d'épingles pour prendre en charge la transmission de données à grande vitesse, qui convient aux microcontrôleurs liés aux ressources (tels que la série Cortex-M0 / M3).

· Réduire la difficulté de conception des PCB: moins d'introductions signifie un routage plus court, une disposition plus simple, une interférence du signal réduite (comme l'EMI) et une stabilité du système améliorée.

3. Consommation de puissance faible: transmission efficace, temps de veille réduit

Les caractéristiques à grande vitesse des QSPI réduisent indirectement la consommation d'énergie du système:

· Temps de transmission des données: sous la même quantité de données, le temps de transmission de QSPI n'est que de 1/4 de celui de SPI traditionnel, réduisant le temps de travail des puces de pilote MCU / LCD et réduisant la consommation d'énergie dynamique.

· Prise en charge de l'entrée rapide en mode basse puissance: le protocole QSPI prend généralement en charge le mode "sommeil profond" (comme mettre la puce du pilote LCD en mode veille via des instructions spécifiques), et se réveille uniquement lorsque l'écran doit être mis à jour, ce qui convient aux appareils alimentés par batterie (tels que les montres intelligentes, les bornes IoT).

4. Compatibilité élevée: adaptation flexible à plusieurs scénarios

QSPI n'est pas complètement indépendant du SPI traditionnel, mais est en arrière compatible avec le protocole SPI. Le mode de travail (SPI / QSPI) peut être commuté par configuration:

· Compatible avec les dispositifs SPI traditionnels: Lors de la connexion d'un pilote LCD qui ne prend en charge que SPI, le contrôleur QSPI peut être rétrogradé en mode SPI pour éviter les déchets matériels.

· Prise en charge des fonctions étendues: certaines interfaces QSPI prennent également en charge le mode "Double Data Sate (DDR)" (c'est-à-dire que les données sont échantillonnées à la fois sur les bords croissants et en baisse de l'horloge), améliorant davantage la bande passante (par exemple, à une horloge de 100 MHz, la bande passante DDR QSPI peut atteindre 800 Mbps), répondant aux besoins d'une résolution plus élevée ou du taux de rafraîchissement DDR.

5. Optimisation spéciale pour l'adaptation du pilote LCD

Les puces de pilote LCD (telles que ILI9341, ST7789, etc.) intègrent généralement les interfaces QSPI, et le protocole est optimisé pour les scénarios d'affichage:

· Multiplexage des commandes et des données: les quatre lignes de QSPI peuvent transmettre des "commandes" et des "données" en même temps (distinguées par les signaux de sélection de puce ou de contrôle), sans avoir besoin d'épingles de contrôle supplémentaires, simplifiant le processus de communication. Par exemple, après avoir envoyé la commande "Set Display Zone", les données de pixels peuvent être directement transmises en continu sur le même bus pour réduire les retards d'interaction.

· Fonctionnement du pipeline: QSPI prend en charge "Chip Select Hold" (CS n'est pas immédiatement tiré haut), permettant au MCU d'envoyer en continu plusieurs ensembles de commandes / données, d'éviter les frais généraux de retirer fréquemment / de tirer CS et d'améliorer l'efficacité globale.

     En bref, l'application de l'interface QSPI dans l'écran LCD est essentiellement pour atteindre une transmission de données à faible latence à faible latence avec un minimum de ressources PIN, qui répond parfaitement aux besoins des systèmes intégrés pour "une petite taille, une faible consommation d'énergie et des performances à coût élevé". En particulier dans les scénarios des LCD de petite et moyenne taille (tels que 1,54 pouces à 7 pouces) et des résolutions moyennes et faibles (telles que 240 × 320, 480 × 800) champs.

      Scénarios d'application typiques: montres intelligentes, dispositifs médicaux portables, panneaux HMI industriels, terminaux de domicile intelligents, appareils électroniques éducatifs et autres scénarios qui nécessitent des écrans de grande taille. La technologie Shenzhen Hongjia a des affichages d'interface QSPI de différentes tailles, qui peuvent également être personnalisées. Les clients sont invités à nous envoyer un e-mail pour consultation.