Avantages et inconvénients de l'interface SPI et de l'interface QSPI pour l'écran LCD de petite taille

     Certains ingénieurs clients ne connaissent pas l'interface SPI et l'interface QSPI de l'écran LCD de petite taille, et ils rencontreront des difficultés de conception. Voici une brève introduction aux avantages et aux inconvénients des deux parties. Tout d'abord, SPI est une interface périphérique en série, qui a généralement quatre lignes: SCLK (horloge), MOSI (Master Send Slave Receive), Miso (Master Recea Slave Send), SS (Chip Select); Alors que QSPI est la file d'attente SPI, qui est une extension de SPI, ce qui peut réduire le nombre d'épingles ou améliorer l'efficacité. Les avantages et les inconvénients des deux parties sont les suivants:

1. épingles physiques et méthodes de connexion

· Interface SPI:

SPI standard utilise 4 lignes de signal indépendantes (à l'exclusion de la puissance / de la terre):

· SCLK (signal d'horloge): horloge synchrone fournie par le dispositif maître;

· MOSI (Master Out Slave IN): Master → Ligne de transmission de données d'esclaves;

· MISO (Master in Slave Out): esclave → ligne de transmission de données maître;

· SS (Sélection d'esclaves, sélection de puces): Le périphérique maître sélectionne le périphérique esclave (plusieurs SS sont nécessaires pour plusieurs esclaves).

Pour les écrans de petite taille, si le CI du conducteur ne prend en charge que SPI, il doit généralement occuper 4 ports IO (scénario esclave unique), qui a certaines exigences pour la disposition des PCB.

· Interface QSPI:

QSPI est un protocole étendu de SPI (certains fabricants l'appellent "Quad-SPI" ou "Fast SPI"), ce qui réduit le nombre d'interfaces physiques par les broches de données de multiplexage. QSPI typique ne conserve que 3 lignes de signal de base (certains scénarios peuvent être encore simplifiés):

· SCLK (horloge);

· IO0 / IO1 / IO2 / IO3 (bus de données à quatre fils, qui peut être configuré de manière flexible en entrée / sortie);

· SS (sélection de puce, facultatif, remplacé par le timing dans certains scénarios).

    Dans les applications réelles, les circuits intégrés du pilote QSPI pour les écrans de petite taille fusionnent souvent les fonctions MOSI / MISO dans le bus de données à quatre fils (comme le contrôle de la direction des données par le biais d'instructions), et seulement 3 ~ 4 lignes sont nécessaires pour terminer la communication bidirectionnelle, réduisant considérablement la PIN occupation (par exemple, les petits à petit à éclatement QSPI ne nécessitent que 3 lignes: SCLK + 3 IO).

2. Protocole de communication et efficacité

· Caractéristiques de communication de SPI:

· Mode complet du Duplex: Bien que le périphérique maître envoie des données (MOSI), le périphérique esclave peut renvoyer les données (MISO). Théoriquement, 1 bit de transmission bidirectionnelle est terminé par cycle d'horloge;

· Instruction / Séparation des données: chaque communication nécessite d'abord des instructions d'envoi (telles que "Écrire un registre" et "envoyer des données d'affichage"), puis d'envoyer les données correspondantes. Le processus est fixe;

· Pas de mécanisme de file d'attente: le dispositif maître doit attendre que le dispositif esclave termine l'opération actuelle (telle que la réception / traitement des données) avant de lancer la prochaine communication. Le retard est limité par le temps de réponse du dispositif esclave.

· Caractéristiques de communication de QSPI:

· Transmission de file d'attente (file d'attente): prend en charge le périphérique maître pour précharger plusieurs instructions / données dans la file d'attente FIFO à l'intérieur de QSPI et les exécuter automatiquement en séquence sans attendre que l'instruction précédente se termine (similaire à "Pipeline d'instructions");

· Direction des données flexibles: grâce à la configuration de la "phase d'instruction" et de la "phase de données", le même bus de données peut changer la direction d'entrée / sortie à différentes étapes (par exemple, envoyez d'abord les instructions d'écriture, puis envoyez des données d'affichage en continu);

· Une bande passante efficace plus élevée: Bien que la fréquence d'horloge de QSPI (généralement 10 ~ 50 MHz) soit similaire à SPI, l'efficacité réelle de transmission des données est plus élevée en réduisant les frais généraux des signaux de contrôle (comme aucune commutation SS supplémentaire); En particulier dans les scénarios où les petits écrans doivent être rafraîchis fréquemment (comme la mise à jour dynamique des interfaces graphiques), le mécanisme de file d'attente de QSPI peut réduire la fréquence de l'intervention du processeur.

3. Contrôler la complexité et les scénarios applicables

· Scénarios applicables pour SPI:

· Le conducteur IC ne prend en charge que le protocole SPI (solutions anciennes ou à faible coût);

· La fonction d'écran est simple (comme l'affichage de texte uniquement, aucune file d'attente d'instructions complexe n'est requise);

· Les principales ressources IO de contrôle sont suffisantes (pas besoin d'économiser des broches).

Inconvénients: de nombreuses épingles sont occupées, les scénarios complexes nécessitent une commutation fréquente d'instructions / données, et le CPU doit gérer activement chaque étape de communication.

· Scénarios applicables pour QSPI:

· Le pilote ICS pour les écrans de petite taille (tels que 0,96 ~ 2,8 pouces) prend en charge QSPI (solutions grand public telles que Ili9341, ST7735, etc. Tous prennent en charge le mode QSPI);

· Besoin de simplifier la conception de PCB (enregistrer les ports IO, adaptés aux appareils miniaturisés);

· Besoin d'un affichage élevé en temps réel ou dynamique (tel que l'interface de l'interface graphique, l'animation) et doivent réduire le temps d'attente de communication entre le CPU et l'écran.

Avantages: quelques épingles, protocoles flexibles, adaptés à une interaction efficace entre les microcontrôleurs liés aux ressources (tels que MCU) et les petits écrans.

      En bref, pour les écrans LCD de petite taille, QSPI est un meilleur choix: grâce au multiplexage des broches et au mécanisme de file d'attente, tout en maintenant un taux de transmission suffisant, la conception des PCB et l'utilisation des ressources de contrôle maître sont grandement simplifiées, ce qui convient particulièrement aux scénarios qui nécessitent un affichage dynamique et un espace limité. SPI ne s'applique qu'aux cas extrêmes où le conducteur IC ne prend pas en charge QSPI ou a des fonctions extrêmement simples. Lors de la sélection réellement, il est nécessaire de confirmer d'abord les spécifications d'interface du pilote d'écran IC (certains écrans prennent en charge SPI et QSPI, qui peuvent être commutés en configurant des broches). Shenzhen Hongjia Technology a 12 ans de recherche et développement professionnel, de production et de ventes d'écrans LCD de 1,14 pouce à 12,1 pouces et d'écrans tactiles assortis. Il existe différentes tailles d'interface SPI et d'écrans LCD d'interface QSPI, qui peuvent également être personnalisés. Les clients sont les bienvenus à la consultation par e-mail.