PCB技術 - 組み込みLCDの駆動制御方式を詳しく紹介する

LCDのインタフェースは多種あり、分類が細かいです。主にLCDの駆動方式と制御方式によって、現在携帯電話上のカラーLCDの接続方式は一般的にこのようないくつかの種類があります。それぞれはMCUモード、RGBモード、SPIモード、VSYNCモード、MDDIモード、DSIモードです。その中で、MCUモードはMPUモードとも呼ばれます。RGBインタフェースはTFTモジュールにしかありません。

しかし、応用が多いのはMUCモードとRGBモードで、両者の違いは以下のようになります。

1.MCUインタフェース：コマンドを復号し、タイミングジェネレータによってタイミング信号を生成し、COMとSEGドライバを駆動します。

RGBインタフェース：LCDレジスターセッティングを書く場合、MCUインタフェースと変わりません。違いは画像の書き込み方式だけです。

2.MCUモードを使用する場合、データはIC内部GRAMに保存してから画面に書き込むことができるため、このモードLCDはMEMORYのバスに直接接続することができます。

RGBモードを使用すると異なり、内部にRAM、HSYNC、VSYNC、ENABLE、CS、RESET、RSはありません。それで、MEMORYのGPIOポートに直接接続でき、GPIOポートで波形をシミュレーションすることができます。

3.MPUインタフェース方式：表示データはDDRAMに書き込まれ、静止画表示によく使われます。

RGBインタフェース方式：表示データはDDRAMに書き込まず、直接スクリーンに書き込まれ、速度が速く、ビデオや動画を表示するのによく使われます。

MCUインタフェースとRGBインタフェースの主な違いは下記のようになります。

＊MCUインタフェース方式：表示データはDDRAMに書き込まれ、静止画表示によく使われます。

＊RGBインタフェース方式：表示データはDDRAMに書き込まず、直接スクリーンに書き込まれ、速度が速く、ビデオや動画を表示するのによく使われます。

MCUモード

主にシングルチップ機の分野で使用されていることから名付けられました。後にミッドローエンドの携帯電話で大量に使用され、その主な特徴は安価なことです。MCU−LCDインタフェースの標準用語はIntelが提案した8080バス標準であるため、多くの文書ではI 80を用いてMCU−LCD画面を指します。主に8080モードと6800モードに分けることができ、この2つの間には主にタイミングの違いがあります。データビット転送は8ビット、9ビット、16ビット、18ビット、24ビットです。接続ラインは、CS/、RS（レジスタ選択）、RD/、WR/、そしてデータラインに分かれています。利点は：制御が簡単で便利で、クロックや同期信号が必要ありません。難点は、GRAMがかかるため、大画面（3.8以上）にすることが難しいことです。MCUインタフェースのLCMの場合、内部のチップはLCDドライバと呼ばれます。主な機能は、ホストから送信されたデータ/コマンドを変換し、ピクセルごとのRGBデータに変えて画面に表示させることです。このプロセスには、点、行、フレームクロックは必要ありません。

MCUインタフェースのLCDのドライバICはすべてGRAMを持ち、ドライバICはMCUのコプロセッサとして、MCUから送られてきたCommand/Dataを受け取り、相対的に独立した仕事をすることができます。MCUインタフェースのLCM（LCD Moduleの略称）の場合、その内部のチップはLCDドライバと呼ばれます。主な機能は、ホストから送信されたデータ/コマンドを変換し、ピクセルごとのRGBデータに変えて画面に表示させることです。このプロセスには、点、行、フレームクロックは必要ありません。

M 6800モード

M 6800モードは選択可能なバス幅8/9/16/18-bit（デフォルトでは8ビット）をサポートし、その実際の設計思想はI 80の思想と同じで、主な違いはこのモードのバス制御読み書き信号が1つのピンに組み合わされ（/WR）、1つのラッチ信号（E）データビット伝送が8ビット、9ビット、16ビット、18ビットであることを追加したことです。

I 8080モード

I 80モード配線は、CS/、RS（レジスタ選択）、RD/、WR/、そしてデータ線に分かれています。利点は：制御が簡単で便利で、クロックや同期信号が必要ありません。難点は、GRAMがかかるため、大画面（QVGA以上）にすることが難しいことです。

MCUインタフェースの標準名はI 80で、ピンの制御脚は5つあります。

CSスライス選択信号；

RS（1を書き込みデータ、0を書き込みコマンド）；

／WR（0は書き込みデータを示す）データコマンド区分信号；

/RD（0はリードデータを表す）；

RESETリセットLCD（固定コマンドシリーズ0 1 0でリセット）；

VSYNCモード

このモードは、実際にはMCUモードにVSYNC信号を1つ加えて、動画画面の更新に適用することで、上記2つのインタフェースと大きな違いがあります。このモードは、直接アニメーション表示を行う機能をサポートしており、MCUインタフェースの変更、アニメーション表示を実現するソリューションを提供しています。このモードでは、内部の表示動作は外部VSYNC信号と同期します。内部操作よりも高速なアニメーション表示を実現できます。しかし、動作方法によっては、内部SRAMへの書き込み速度が内部SRAMを表示する速度よりも大きくなければならないという速度に制限があります。

RGBモード

大画面では多くのモードが採用されており、データビット転送にも6ビット、16ビット、18ビット、24ビットがあります。配線は一般的に：VSYNC、HSYNC、DOTCLK、CS、RESETがあり、あるものはRSも必要で、残りはデータ線です。その長所と短所はMCUモデルとは正反対です。

MCU-LCD画面RGB-LCD画面との主な違いは、ディスプレイメモリの位置にあります。RGB-LCDのディスプレイメモリはシステムメモリによって動作するため、その大きさはシステムメモリの大きさに限られ、これによってRGB-LCDは大きなサイズを作ることができ、現在の4.3「ゲートレベルにしか算入できないが、MIDでは7」のように、10」の画面が大量に使用されるようになりました。一方、MCU-LCDの設計当初はシングルチップのメモリが小さいことを考慮すれば、すべてディスプレイメモリをLCDモジュールの内部に内蔵していました。そしてソフトウェアは専用の表示コマンドによってディスプレイメモリを更新するため、MCU画面は大きくできないことが多いです。同時に表示更新速度もRGB-LCDより遅いです。表示データ転送モードにも差があります。RGB画面はディスプレイメモリでデータを整理するだけです。表示を開始すると、LCD-DMAは自動的にビデオメモリのデータをRGBインタフェースを介してLCMに送ります。一方、MCU画面では、MCU内部のRAMを変更するために画点のコマンドを送信する必要があります。（すなわち、MCU画面を直接書くことができないRAM）。そのため、RGBの表示速度はMCUより明らかに速く、ビデオの再生においてもMCU-LCDは遅いです。

RGBインタフェースのLCMに対して、ホストが出力するのは直接各画素のRGBデータで、変換（GAMMA補正などを除く）を行う必要はなく、このインタフェースに対して、ホスト部分にRGBデータと点、行、フレーム同期信号を生成するためのLCDコントローラが必要です。

カラーTFT液晶画面には主に2種類のインタフェースがあります。それぞれはTTLインタフェース（RGBカラーインタフェース）、LVDSインタフェース（RGBカラーを差動信号伝送にパッケージ化する）です。TTLインタフェースは主に12.1インチ以下の小型TFTスクリーンに用いられ、LVDSインタフェースは主に8インチ以上の大型TFTスクリーンに用いられます。TTLインタフェース線が多く、伝送距離が短い、LVDSインタフェースは伝送距離が長く、ラインの数が少ないです。大画面は多くのモードを採用し、制御脚はVSYNC、HSYNC、VDEN、VCLK、S 3 C 2440は24個のデータ脚をサポートし、データ脚はVD[23-0]です。

CPUやグラフィックスカードが発行する画像データはTTL信号（0-5 V、0-3.3 V、0-2.5 V、または0-1.8 V）で、LCD自体が受信するのもTTL信号です。TTL信号は高レートの長距離伝送時に性能がよくないため、耐干渉能力が比較的に劣っていたが、その後、LVDS、TDMS、GVIF、P&D、DVI、DFPなど、さまざまな伝送モードが提案されました。彼らは実際にはCPUやグラフィックスカードから送られたTTL信号をさまざまな信号に符号化して送信し、LCD側で受信した信号を復号してTTL信号を得るだけです。

しかし、どの伝送モードを用いても、本質的なTTL信号は同じです。

注意点：TTL/LVDSはそれぞれ2種類の信号の伝送モードで、TTLはハイレベルで1を表し、ローレベルで0を表すモードで、LVDSは正負2つの対応波形であり、2つの波形の差分値で現在1であるか0ですかを表します。

SPIモード

採用が少なく、3線と4線があり、接続線はCS/、SLK、SDI、SDOの4本の線で、接続線は少ないが、ソフトウェア制御は複雑です。

MDDIモード（Mobile　Display　Digital　Interfaceの略称）

クアルコム社が2004年に提案したインタフェースMDDIは、接続を減らすことで携帯電話の信頼性を高め、消費電力を削減することができ、SPIモードに代わってモバイル分野の高速シリアルインタフェースになります。

配線は主にhost _data,host_strobe,client_data,client_strobe、power、GNDのいくつかの線をもちます。

DSIモード

このモードシリアルの双方向高速コマンド伝送モードは、D 0 P、D 0 N、D 1 P、D 1 N、CLKP、CLKNが接続されています。

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