前言

        随着时代的发展，现如今我们生活上已经随处可见的各种电子产品了，诸如手机、平板、电脑、一些其它智能单品上都有用到显示屏，它作为人机交互的重要桥梁之一，我认为它是生活中必不可少的存在，如果少了它，那么这个世界也就缺失了独有的那份色彩。

 那么此篇文章我们就好好讲讲TFT-LCD屏的“故事”，下文将以lcd屏信号类型和接口模式展开。

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1.LCD屏常用接口模式

1.1 RGB模式

RGB模式接口通过对红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色通道的变化以及三者组合来得到丰富多彩的颜色，它们三者之间的组合几乎包括了人类视觉感知的所有颜色，是最常用的颜色体系之一。

通常数据格式有rgb565、rgb666、rgb888等；拿rgb565举例，红色、绿色和蓝色的数据分别有5bit、6bit和5bit，那么它就可以有65536种组合色彩，在色彩要求不是特别高的应用场景中已经够用了。

RGB接口LCD 的显存是由系统内存充当的，因此其大小只受限于系统内存的大小，显示数据直接写到屏里，速度较快。

1.2 MCU模式

MCU-LCD 接口的标准术语是 Intel 提出的 8080 总线标准（标准名称为I80），主要又可以分为 8080 模式和 6800 模式，这两者之间主要是时序的区别。

MCU 接口的 LCD 的 Driver IC 都带 GRAM，Driver IC 接收 MCU 发过来的画点Command/Data，使之在屏上显示出来，这个过程是不需要点、行、 帧时钟的。因为MCU接口屏是经过IC GRAM的，它的内存空间没这么大，所以很难做到大屏（大多4寸以下）。相比RGB接口屏，MCU屏的显示速率慢，需要通过控制命令来刷新显示，通常用于静态界面的显示。

1.2.1  8080模式

由数据总线和控制总线两部分组成，控制引脚如下：

CS ：片选信号，通常低电平有效；

RS ：（置 1 为写数据,置 0 为写命令）；

WR ：写控制（为 0 使能) ；

RD ：读控制（为 0 使能）；

RESET： 复位信号；

DATA：数据位，支持8、9、16、18、24bit，通常默认8bit。

1.2.2 6800模式

该模式和8080模式很类似，总线控制读写信号组合在一个引脚上（/WR），另外增加了一个锁存信号(E)。

锁存信号（E）用于控制指令和数据的传输；MCU需要在E信号的上升沿将数据写入LCD屏的数据端口，当E信号为高电平时，LCD屏处于数据读取状态，可以接收来自MCU的数据，并在E信号的下降沿将数据锁存到LCD屏的内部寄存器中，这样可以避免数据的丢失或错位。

CS ：片选信号，通常低电平有效；

RS ：（置 1 为写数据,置 0 为写命令）；

WR ：读写控制，0为写，1为读使能；

E：锁存信号

RESET： 复位信号；

DATA：数据位，支持8、9、16、18、24bit，通常默认8bit。

1.3 VSYNC模式

VSYNC模式是在MCU模式基础上加了一个VSYNC信号，通过对MCU接口屏的最小改动，实现动画显示的解决方案，在这种模式下，内部的显示操作与外部VSYNC信号同步，。可以实现比内部操作更高的速率的动画显示。

该模式对速率有一个限制，就是对内部SRAM的写速率一定要大于显示读内部SRAM的速率，否则就会严重影响画面的流畅性和稳定性。

1.4 SPI模式

SPI模式在目前的嵌入式领域中不常用，它就是使用spi的标准接口，3 / 4线组成，传输速率不高。

另外还有DSI模式和MDDI模式，平时接触的不多，暂且忽略。

2. LCD信号类型

2.1 TTL（RGB）信号

TTL信号是一种数字信号，用于电路中传输逻辑信息，TTL信号的基本电平是0V和5V，其中0V表示逻辑0，5V表示逻辑1。具有高速度、低功耗等特性。

TTL 接口属于并行方式传输数据，由于 TTL 接口信号电压高、连线多、传输电缆长，因此电路的抗干扰能力比较差， 而且容易产生电磁干扰（EMI）。

如下图所示，RGB数据是并行传输的，所以它占用的引脚会比较多，CLK为像素的时钟信号线，控制信号包括数据使能信号（或有效显示数据选通信号）DE、行同步信号 HS、场同步信号 VS；

另外通常还包括CS片选信号，RESET复位信号，还有配置lcd驱动寄存器的控制接口（i2c/spi）。

它有单通道和双通道之分，双通道就是两组 RGB 数据，分为奇通道、偶通道，时钟有的也分为 OCLK/ECLK。

2.2 LVDS信号

LVDS，即 Low Voltage Differential Signaling，是一种低压差分信号技术接口。

克服以 TTL 电平方式传输宽带高码率数据时功耗大、EMI 电磁干扰大等缺点而研制的一种数字视频信号传输方式。

LVDS输出接口利用非常低的电压摆幅（约 350mV）在两条 PCB 走线或一对平衡电缆上通过差分进行数据的传输，即低压差分信号传输。采用 LVDS 输出接口，可以使得信号在差分 PCB 线或平衡电缆上以几百Mbit／s 的速率传输，由于采用低压和低电流驱动方式，因此，实现了低噪声和低功耗。

有些主控芯片是不支持输出LVDS信号的，那么此时就需要用到信号转换芯片，把主控输出的TTL信号通过转换IC输出LVDS信号到排线中，一般TFT-LCD是只支持TTL信号的，所以LVDS到接收端时会通过LVDS解码IC把LVDS信号解码成TTL信号，最终输出到屏幕。

2.2.1  LVDS接口工作原理

通过将数据信号分成两路，分别以相反的电压（电压一正一负）传输，然后再通过接收端进行差分放大和解码，最终恢复为原始信号。这种方式可以大幅减小信号传输时的噪声和干扰，提高信号传输的可靠性和稳定性。

其传输速率可以达到Gbps级别，因此被广泛应用于高分辨率、高色深、高刷新率的显示屏幕中。

2.2.2 LVDS接口通道

2.2.2.1 lvds每个通道的位数分类

1. 单路6bit LVDS：每个基色信号采用6位数据，共18位RGB数据，也称18bit LVDS接口；

2. 双路6bit LVDS：每个基色信号采用6位数据，其中奇路数据为18位，偶路数据为18位，共36位RGB数据，也称36bit LVDS接口；

3. 单路8bit LVDS：每个基色信号采用8位数据，共24位RGB数据；

4. 双路8bit LVDS：同理，每个基色信号采用8位数据，其中奇路数据为24位，偶路数据为24位，共48位RGB数据，也称48bit LVDS接口。

总结：lvds接口的通道位数可以选择6bit、8bit、10bit或12bit，主要取决于应用场景和需求。

2.2.2.2 lvds发送芯片的通道数分类

1. 四通道LVDS发送芯片：主要用于驱动6bit液晶面板，可以构成单路或者奇偶双路6bit LVDS接口电路。其包含三个数据信号（其中包括RGB数据、数据使能、行同步、场同步信号）通道和一个时钟发送通道。

2. 五通道LVDS发送芯片：主要用于驱动8bit液晶面板，可以构成单路8bit LVDS接口电路和奇偶双路8bit LVDS接口电路。

3. 十通道LVDS发送芯片：主要用于驱动8bit液晶面板，包含八个数据信号通道和两个时钟发送通道。

4. 除了以上几种，还有更多通道的LVDS发送芯片，比如十二通道的，主要用于驱动更高位数的液晶面板。

总结：如下图所示，数TX + - 的对数总共有5对，所以为五通道LVDS发送芯片，其中有四对为数据通道，一对为像素时钟通道；主控端出来的rgb888信号，所以为五通道单路8bit LVDS电路。

另外我们需要知道的点是，时钟通道只传输时钟信号，而数据通道传输RGB数据、使能信号、行同步信号和场同步信号，每个数据通道在一个时钟周期内只传输7bit的数据，这是固定不变的，这里划重点。

拿五通道单路8bit LVDS电路来举例，rgb各8bit数据加起来就有24bit数据，外加1bit使能信号数据、行同步信号和场同步信号数据，总共就27bit数据，我们知道五通道中有4个通道用来传输数据，每个通道一个时钟周期传7bit数据，4个通道一个周期内能传输28bit数据，所以五通道LVDS芯片通常用来驱动8bit液晶板，四通道的驱动6bit也是一样道理。

现在了解了单路LVDS，那么什么时候需要用到双路LVDS呢？当在高速数据传输的场景或高分辨率数据中就可以用到，LVDS的像素时钟范围通常为20MHz到85MHz，当像素时钟远超过这个阈值时就需要用到双路lvds，一路传输奇像素数据，一路传输偶像素数据，分别也对应奇偶时钟线。

2.2.3  LVDS数据传输模式

DE模式：需要连接DE信号（data enable有效数据选通）。

SYNC模式：需要连接HS（HSYNC行同步）和VS（VSYNC场同步）。

有些屏差分信号拆开后只有DE位，没有HS和VS位，此时只能工作在DE模式下。然而，如果差分信号拆开后既有DE也有HS和VS位，那么可以选择工作在SYNC模式。

2.2.4 LVDS数据格式标准

如果JEIDA标准LVDS信号输入到VESA格式的屏时，将出现图像噪波点大或花屏,反之亦然。

2.2.4.1 VESA标准

VESA标准是由视频电子标准协会（Video Electronics Standards Association）制定的

6位屏：

DATA0：R0，R1，R2，R3，R4，R5，G0

DATA1：G1，G2，G3，G4，G5，B0，B1

DATA2：B2，B3，B4，B5，HS，VS，DE

8位屏：

DATA0：R0，R1，R2，R3，R4，R5，G0

DATA1：G1，G2，G3，G4，G5，B0，B1

DATA2：B2，B3，B4，B5，HS，VS，DE

DATA3：R6，R7，G6，G7，B6，B7，0

10位屏：

DATA0：R0，R1，R2，R3，R4，R5，G0

DATA1：G1，G2，G3，G4，G5，B0，B1

DATA2：B2，B3，B4，B5，HS，VS，DE

DATA3：R6，R7，G6，G7，B6，B7，0

DATA4：R8，R9，G8，G9，B8，B9，0

2.2.4.2 JEIDA标准

JEIDA是由日本电子工业发展协会（Japan Electronic Industry Development Association）制定。

在JEIDA标准中，单通道的数据格式如下：
DATA0：G2->R7->R2
DATA1: B3->B2->G7->G3
DATA2: DE->VS->HS->B7->B4
DATA3: XX->B1->B0->G1->G0->R1->R0