ข้อดีและข้อเสียของอินเตอร์เฟส SPI และอินเตอร์เฟส QSPI สำหรับหน้าจอ LCD ขนาดเล็ก

     วิศวกรลูกค้าบางคนไม่คุ้นเคยกับอินเทอร์เฟซ SPI และอินเทอร์เฟซ QSPI ของหน้าจอ LCD ขนาดเล็กและพวกเขาจะประสบปัญหาในการออกแบบ นี่คือการแนะนำสั้น ๆ เกี่ยวกับข้อดีและข้อเสียของทั้งสองฝ่าย ก่อนอื่น SPI เป็นอินเทอร์เฟซต่อพ่วงแบบอนุกรมซึ่งมักจะมีสี่บรรทัด: SCLK (นาฬิกา), MOSI (Master Send Slave ได้รับ), MISO (Master ได้รับ Slave Send), SS (ชิปเลือก); ในขณะที่ QSPI คือคิว SPI ซึ่งเป็นส่วนขยายของ SPI ซึ่งอาจลดจำนวนพินหรือปรับปรุงประสิทธิภาพ ข้อดีและข้อเสียของทั้งสองฝ่ายมีดังนี้:

1. พินทางกายภาพและวิธีการเชื่อมต่อ

·อินเตอร์เฟส SPI:

Standard SPI ใช้ 4 สายสัญญาณอิสระ (ไม่รวมกำลัง/พื้นดิน):

· SCLK (สัญญาณนาฬิกา): นาฬิกาแบบซิงโครนัสจัดทำโดยอุปกรณ์หลัก;

· MOSI (Master Out Slave In): Master →สายส่งข้อมูลทาส;

· MISO (Master in Slave Out): Slave → Master Data Transmission Line;

· SS (Slave Select, Chip Select): อุปกรณ์หลักเลือกอุปกรณ์ทาส (จำเป็นต้องใช้ SS หลายตัวสำหรับหลายทาส)

สำหรับหน้าจอขนาดเล็กหากไดรเวอร์ IC รองรับ SPI เท่านั้นมันมักจะต้องครอบครองพอร์ต IO 4 (สถานการณ์ทาสเดี่ยว) ซึ่งมีข้อกำหนดบางประการสำหรับเค้าโครง PCB

·ส่วนต่อประสาน QSPI:

QSPI เป็นโปรโตคอลขยายของ SPI (ผู้ผลิตบางรายเรียกมันว่า "quad-spi" หรือ "Fast SPI") ซึ่งจะช่วยลดจำนวนอินเทอร์เฟซทางกายภาพโดยหมุดข้อมูลมัลติเพล็กซ์ QSPI ทั่วไปจะเก็บสัญญาณสัญญาณหลัก 3 เส้นเท่านั้น (บางสถานการณ์สามารถง่ายขึ้นอีก):

· SCLK (นาฬิกา);

· IO0/IO1/IO2/IO3 (บัสข้อมูลสี่สายซึ่งสามารถกำหนดค่าได้อย่างยืดหยุ่นเป็นอินพุต/เอาต์พุต);

· SS (ชิปเลือกไม่เลือกแทนที่ด้วยเวลาในบางสถานการณ์)

    ในแอปพลิเคชันจริงไดรเวอร์ qSPI สำหรับหน้าจอขนาดเล็กมักจะรวมฟังก์ชั่น MOSI/MISO เข้ากับบัสข้อมูลสี่สาย (เช่นการควบคุมทิศทางข้อมูลผ่านคำแนะนำ) และจำเป็นต้องมีเพียง 3 ~ 4 บรรทัดเท่านั้นที่จะต้องทำการสื่อสารแบบสองทิศทางอย่างมีนัยสำคัญ

2. โปรโตคอลการสื่อสารและประสิทธิภาพ

·ลักษณะการสื่อสารของ SPI:

·โหมดฟูลดูเพล็กซ์: ในขณะที่อุปกรณ์หลักส่งข้อมูล (MOSI) อุปกรณ์ทาสสามารถส่งคืนข้อมูล (มิโซะ) ในทางทฤษฎีการส่งสัญญาณสองทิศทาง 1 บิตเสร็จสมบูรณ์ต่อรอบนาฬิกา

·การแยกคำสั่ง/ข้อมูล: การสื่อสารแต่ละครั้งต้องมีคำแนะนำในการส่ง (เช่น "การลงทะเบียนเขียน" และ "ส่งข้อมูลการแสดงผล") ก่อนจากนั้นส่งข้อมูลที่เกี่ยวข้อง กระบวนการได้รับการแก้ไข

·ไม่มีกลไกคิว: อุปกรณ์หลักจำเป็นต้องรอให้อุปกรณ์ทาสเพื่อดำเนินการดำเนินการในปัจจุบันให้เสร็จสมบูรณ์ (เช่นการรับข้อมูล/การประมวลผล) ก่อนที่จะเริ่มการสื่อสารครั้งต่อไป ความล่าช้าถูก จำกัด ด้วยเวลาตอบสนองของอุปกรณ์ทาส

·คุณสมบัติการสื่อสารของ QSPI:

·การส่งคิว (คิว): รองรับอุปกรณ์หลักในการโหลดคำแนะนำ/ข้อมูลหลายรายการไว้ในคิว FIFO ภายใน QSPI และดำเนินการตามลำดับโดยอัตโนมัติโดยไม่ต้องรอคำสั่งก่อนหน้านี้

·ทิศทางข้อมูลที่ยืดหยุ่น: ผ่านการกำหนดค่าของ "เฟสคำสั่ง" และ "เฟสข้อมูล" บัสข้อมูลเดียวกันสามารถสลับทิศทางอินพุต/เอาต์พุตในขั้นตอนต่าง ๆ (ตัวอย่างเช่นส่งคำแนะนำการเขียนก่อนจากนั้นส่งข้อมูลที่แสดงอย่างต่อเนื่อง);

·แบนด์วิดท์ที่มีประสิทธิภาพสูงกว่า: แม้ว่าความถี่สัญญาณนาฬิกาของ QSPI (โดยปกติ 10 ~ 50MHz) จะคล้ายกับ SPI ประสิทธิภาพการส่งข้อมูลจริงจะสูงขึ้นโดยการลดค่าใช้จ่ายของสัญญาณควบคุม (เช่นไม่มีสวิตช์ SS เพิ่มเติม); โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานการณ์ที่หน้าจอขนาดเล็กจำเป็นต้องรีเฟรชบ่อยครั้ง (เช่นการปรับปรุงแบบไดนามิกของอินเทอร์เฟซกราฟิก) กลไกคิวของ QSPI สามารถลดความถี่ของการแทรกแซง CPU

3. ความซับซ้อนในการควบคุมและสถานการณ์ที่เกี่ยวข้อง

·สถานการณ์ที่เกี่ยวข้องสำหรับ SPI:

·คนขับ IC รองรับโปรโตคอล SPI เท่านั้น (โซลูชั่นเก่าหรือต้นทุนต่ำ);

·ฟังก์ชั่นหน้าจอนั้นง่าย (เช่นการแสดงข้อความเท่านั้นไม่จำเป็นต้องมีคิวคำสั่งที่ซับซ้อน);

·ทรัพยากรการควบคุมหลักของ IO นั้นเพียงพอ (ไม่จำเป็นต้องประหยัดพิน)

ข้อเสีย: พินจำนวนมากถูกครอบครองสถานการณ์ที่ซับซ้อนต้องการการสลับคำแนะนำ/ข้อมูลบ่อยครั้งและซีพียูจำเป็นต้องจัดการการสื่อสารแต่ละขั้นตอนอย่างแข็งขัน

·สถานการณ์ที่เกี่ยวข้องสำหรับ QSPI:

·ไดรเวอร์ ICS สำหรับหน้าจอขนาดเล็ก (เช่น 0.96 ~ 2.8 นิ้ว) รองรับ QSPI (โซลูชันหลักเช่น ILI9341, ST7735 ฯลฯ ทั้งหมดรองรับโหมด QSPI);

·จำเป็นต้องทำให้การออกแบบ PCB ง่ายขึ้น (บันทึกพอร์ต IO เหมาะสำหรับอุปกรณ์ขนาดเล็ก);

·ต้องการการแสดงผลแบบเรียลไทม์หรือแบบไดนามิกสูง (เช่นอินเทอร์เฟซ GUI, ภาพเคลื่อนไหว) และจำเป็นต้องลดเวลารอการสื่อสารระหว่าง CPU และหน้าจอ

ข้อดี: หมุดน้อยโปรโตคอลที่ยืดหยุ่นเหมาะสำหรับการมีปฏิสัมพันธ์ที่มีประสิทธิภาพระหว่างไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ จำกัด ทรัพยากร (เช่น MCU) และหน้าจอขนาดเล็ก

      ในระยะสั้นสำหรับหน้าจอ LCD ขนาดเล็ก QSPI เป็นตัวเลือกที่ดีกว่า: ผ่านกลไกมัลติเพล็กซ์และคิวในขณะที่ยังคงอัตราการส่งผ่านที่เพียงพอการออกแบบ PCB และการใช้ทรัพยากรการควบคุมหลักนั้นง่ายขึ้นอย่างมาก SPI ใช้ได้เฉพาะกับกรณีที่รุนแรงซึ่ง IC ไดรเวอร์ไม่รองรับ QSPI หรือมีฟังก์ชั่นที่ง่ายมาก เมื่อเลือกจริง ๆ แล้วจำเป็นต้องยืนยันข้อมูลจำเพาะอินเทอร์เฟซของ IC ของไดรเวอร์หน้าจอก่อน (หน้าจอบางตัวรองรับทั้ง SPI และ QSPI ซึ่งสามารถเปลี่ยนได้โดยการกำหนดค่าพิน) เทคโนโลยีเซินเจิ้น Hongjia มีการวิจัยและพัฒนาอย่างมืออาชีพ 12 ปีการผลิตและการขาย 1.14 นิ้วถึงหน้าจอ LCD ขนาด 12.1 นิ้วและหน้าจอสัมผัสที่ตรงกัน มีหลายขนาดของอินเตอร์เฟส SPI และหน้าจอ LCD อินเตอร์เฟส QSPI ซึ่งสามารถปรับแต่งได้ ลูกค้าสามารถให้คำปรึกษาทางอีเมลได้