notícias da empresa sobre Dominando a Seleção de Interface: Otimizando Desempenho e Custo com MCU Paralelo vs. SPI para Displays de Tamanho Médio

Ao integrar um ecrã de resolução média como um TFT de 2,8 polegadas 240x320 em um sistema incorporado, uma das primeiras e mais impactantes decisões que um engenheiro toma é a seleção da interface de comunicação.Esta escolha determina a carga do processador, taxa de atualização, custo do sistema, complexidade do PCB e, em última análise, a experiência do usuário.como escolher o certo para o seu projeto?

Este artigo aborda o desafio crítico deseleção e implementação ideal da interface de exibiçãoA análise comparativa de desempenho, custo e consumo de energiaInterfaces MCU paralelas (série 8080) e SPI em série, utilizando o versátilSFTO280PY-7422AN Módulo TFT transflectivodeSaef Technology LimitedComo estudo de caso prático, com análise do calendário a partir da ficha de dados.

O principal desafio: o gargalo da largura de banda em gráficos incorporados

O SFTO280PY-7422AN tem uma resolução de 240 x 320 x 18 bits de cor (262K).240 * 320 * 18 bits = 1,382,400 bits (≈172,8 KB)O desafio é mover esses dados do microcontrolador hospedeiro para a memória de quadros do ecrã com rapidez e eficiência suficientes para alcançar uma interface de usuário responsiva.

A folha de dados revela que o módulo suporta três modos primários via configuração de pin IM[2:0]:

1. Interface paralela MCU de 8/16 bits (série 8080):Um autocarro tradicional de largura de banda.

2. SPI de 4 linhas:Uma interface serial com uma linha de comando/dados separada.

3. SPI de três linhas:Outra interface serial optimizada por pin.

As trocas são significativas e muitas vezes mal compreendidas.

Análise comparativa: MCU paralelo vs SPI

Vamos analisar a decisão utilizando dados quantitativos da ficha de dados SFTO280PY-7422AN (Características do CA, secção 7).

Cenário 1: Maximizar a taxa de quadros e a fluidez da interface do usuário (escolha MCU paralelo)

Caso de utilização:HMI industriais com gráficos complexos, medidores animados ou painéis de dados de atualização rápida.

• Cálculo da largura de banda:

  • Paralelo de 16 bits (Escrever):Tempo mínimo do ciclo de gravação (T_WC) =66 ns. Para transferências de 16 bits (2 bytes), um pixel leva um ciclo. Tempo por quadro completo = 240 * 320 * 66ns =50,07 msIsto implica um máximo teóricoFrequência de quadros > 190 Hz(embora limitada pela velocidade de gravação interna do circuito integrado do condutor).

  • SPI de 4 linhas (Escrever):Ciclo de relógio em série mínimo (T_SCYCW) =16 nsTransferindo 18 bits por pixel (requer 3 bytes) a 16 ns por clock edge (2 bordas por ciclo de clock) dá um tempo de pixel de ~ 24 * 16ns =384 nsTempo por quadro completo = 240 * 320 * 384ns =29.5 ms. Taxa de quadros máxima teórica ≈34 Hz.

• Veredicto de desempenho:O...interface paralela é ~ 5,8x mais rápidoIsso permite animações mais suaves e uma sensação de resposta mais rápida.

• Notas de execução:Utilize o autocarro de dados de 16 bits (DB0-DB15) para melhor desempenho.CS,RS,WR,RD) e garantir que o controlador de memória externa da MCU (FSMC/FMC) ou a rotina de batidas de bits do GPIO possam satisfazer os tempos rigorosos (T_AS,T_AH,T_WRLO número de pinos é elevado (até 21 sinais), aumentando o número de camadas de PCB e o tamanho/custo do conector.

Cenário 2: Minimizar o número de pinos, o custo e a complexidade (escolha SPI)

Caso de utilização:Instrumentos portáteis, dispositivos portáteis, desenhos de PCB com espaço limitado ou sistemas em que o MCU tem I/O limitado ou não possui uma interface paralela.

• Vantagem da contagem de alfinetes:

  • SPI de 4 linhas:Requer apenas 4-6 pinos:CS,SCL,SDA,RS/D/C, (mais opcionalReinicializaçãoIsto é uma enorme economia em relação ao paralelo.

  • SPI de três linhas:Reduz ainda mais para ~ 4 pinos, eliminando o separadoRS/D/Clinha, incorporando comando/dados no fluxo serial.

• Estratégia de otimização do SPI:Não conseguem atualizações de 60Hz em ecrã completo, mas não precisam.

  • As actualizações parciais são a chave:A alteração de um número em um campo de dados pode exigir a atualização de apenas algumas centenas de pixels, tornando a latência do SPI insignificante.

  • Use um buffer de quadros na RAM MCU:Para gráficos mais complexos, mantenha um buffer de tela cheia na RAM interna do seu MCU. Use DMA para transmitir dados para a tela via SPI em segundo plano.Isso liberta a CPU para outras tarefas após a composição do quadro.

  • Características do IC de visualização de alavancagem:O driver ST7789T3 possui uma memória de quadro embutida. Use seus comandos de desenho embutidos (por exemplo, para desenhar linhas, preencher retângulos) enviados através de comandos SPI curtos para permitir que o driver IC maneje operações gráficas,Minimizar a transferência de dados.

Guia prático de aplicação

1. Configuração do hardware:Configure oIM0, IM1, IM2Para SPI, certifique-se de que o periférico SPI do seu MCU pode dominar as taxas de relógio necessárias (até 1 /T_SCYCW≈ 62,5 MHz para gravação).VDDI(IOVCC) pode ser de 1,8 V, permitindo a correspondência de nível com MCUs de núcleo de baixa tensão.

2. Sequência de potência:Segue a sequência: estabilizarCCC(2.8V) eCICV(1.8V/3.3V), em seguida, pulsar oReinicializaçãoPin baixo para > 10us (ver Reset Timing,T_RW) Esperar > 120 ms (T_RTpara o modo Sleep Out) antes de enviar comandos de inicialização.

3. Integridade do sinal:ParaInterfaces paralelas, manter as trilhas do autocarro de dados correspondentes em comprimento e tão curtas quanto possível.SPI de alta velocidade(> 20 MHz), tratar oSCLeSDAAs linhas são utilizadas como traços de impedância controlada, especialmente se o cabo FPC for longo.

Melhorar com toque: Uma consideração

O toque resistivo de 4 fios (RTP) incluído usa pinos separados e não interfere na escolha da interface da tela.Saef Technology Limitedpode fornecer soluções CTP totalmente integradas onde o controlador táctil está pré-conectado e requer apenas linhas de alimentação e I2C do seu host.

Conclusão: Alinhamento da interface com a filosofia de aplicação

Não existe uma interface universalmente "melhor". A escolha ideal surge das prioridades do seu sistema:

• Escolha MCU Parallel para aplicações críticas de desempenho e ricas em gráficosonde a fluidez é primordial e os imóveis de PCB estão disponíveis.

• Escolha SPI para projetos de baixo custo, miniaturizados ou de baixa contagem de I/Oonde as taxas de actualização são moderadas e podem ser otimizadas através de software inteligente.

O...SFTO280PY-7422ANAs especificações detalhadas de cronometragem AC permitem que os engenheiros tomem decisões informadas e validem seus projetos antecipadamente.

Luta para escolher a interface de exibição certa para o seu projeto embutido? Baixe a versão completaSFTO280PY-7422AN Ficha de dados.pdfAqui está.Para analisar as especificações de tempo para o seu MCU específico.Saef Technology LimitedPara discutir as suas necessidades de aplicação, podemos ajudar a orientar a selecção e fornecer o módulo com a configuração ideal, com ou sem a sua tecnologia táctil preferida.