Nhiều lợi thế của giao diện QSPI của màn hình LCD

      QSPI là gì? Nó là một phần mở rộng của SPI. Tên đầy đủ của nó là Quad SPI, là SPI bốn dây. SPI truyền thống là một dòng dữ liệu duy nhất (MOSI/MISO), trong khi QSPI sử dụng bốn dòng dữ liệu và cũng có thể có đồng hồ và chọn chip riêng biệt. Màn hình tinh thể lỏng (LCD) áp dụng thiết kế giao diện QSPI (Quad SPI, SPI bốn dây), có lợi thế độc đáo trong các hệ thống nhúng và thiết bị điện tử tiêu dùng, chủ yếu được phản ánh trong truyền tốc độ cao, hệ thống dây điện đơn giản, tiêu thụ điện năng thấp, tương thích cao và các khía cạnh khác. Sau đây là một phân tích chi tiết về "lợi thế" của nó từ quan điểm của các nguyên tắc kỹ thuật và các ứng dụng thực tế:

1. Hộp số tốc độ cao: Băng thông song song bốn dây, được cải thiện rất nhiều

SPI truyền thống (giao diện ngoại vi nối tiếp) sử dụng một dòng dữ liệu duy nhất (MOSI/MISO) + dòng đồng hồ (SCK) + CHIP CHỌN (CS) ở chế độ Simplex hoặc Half Dublex và tốc độ truyền dữ liệu bị giới hạn bởi băng thông của dòng đơn (thường là vài Mbps đến hàng chục Mbps). Là một phần mở rộng của SPI, QSPI nhận ra truyền song song bốn dây qua bốn dòng dữ liệu độc lập (IO0 ~ IO3) và có thể truyền 4 bit dữ liệu trong cùng một chu kỳ đồng hồ (thay vì 1 bit SPI truyền thống).

· Băng thông lý thuyết được tăng 4 lần: nếu tần số đồng hồ chính giống nhau (chẳng hạn như 50 MHz), băng thông của QSPI có thể đạt 200Mbps (50 MHz × 4bit), trong khi SPI truyền thống chỉ là 50Mbps (50 MHz × 1 bit).

· Hiệu quả thực tế tốt hơn: QSPI hỗ trợ thiết kế giao thức nhỏ gọn hơn (chẳng hạn như giảm chi phí hướng dẫn điều khiển) và với phản ứng tốc độ cao của chip trình điều khiển LCD, nó có thể rút ngắn đáng kể thời gian làm mới màn hình, đặc biệt phù hợp với các cảnh yêu cầu hiển thị động (như hoạt hình, video) hoặc độ phân giải cao (như QVGA).

2. Dây đơn giản hóa: ít ghim hơn, độ phức tạp thấp

Đối với các hệ thống nhúng (như MCU, SOC), tài nguyên PIN thường bị hạn chế. QSPI chỉ cần 6 tín hiệu cốt lõi (SCK, CS, IO0 ~ IO3), cộng với nguồn điện và mặt đất, để hoàn thành giao tiếp với chip trình điều khiển LCD; Mặc dù SPI truyền thống có thể yêu cầu các chân bổ sung (như MISO) nếu cần truyền dẫn hai chiều (như gửi lệnh và trạng thái nhận cùng một lúc) và giao diện song song (như xe buýt song song 8 bit/16 bit) cần nhiều chân hơn (như 8 dòng dữ liệu + đường điều khiển), dẫn đến bố cục PCB phức tạp và tăng diện tích.

· Lưu tài nguyên pin: QSPI chỉ cần một số lượng nhỏ các chân để hỗ trợ truyền dữ liệu tốc độ cao, phù hợp với các bộ vi điều khiển bị hạn chế tài nguyên (như chuỗi Cortex-M0/M3).

· Giảm độ khó thiết kế PCB: Ít chân hơn có nghĩa là định tuyến ngắn hơn, bố cục đơn giản hơn, giảm nhiễu tín hiệu (như EMI) và độ ổn định của hệ thống được cải thiện.

3. Tiêu thụ năng lượng thấp: Truyền hiệu quả, giảm thời gian chờ

Các đặc điểm tốc độ cao của QSPI gián tiếp làm giảm mức tiêu thụ năng lượng hệ thống:

· Rút ngắn thời gian truyền dữ liệu: Theo cùng một lượng dữ liệu, thời gian truyền của QSPI chỉ là 1/4 so với SPI truyền thống, giảm thời gian làm việc của chip trình điều khiển MCU/LCD và giảm mức tiêu thụ năng lượng động.

· Hỗ trợ nhập nhanh vào chế độ công suất thấp: Giao thức QSPI thường hỗ trợ chế độ "Ngủ sâu" (như đặt chip trình điều khiển LCD vào chế độ ngủ thông qua các hướng dẫn cụ thể) và chỉ thức dậy khi màn hình cần được cập nhật, phù hợp với các thiết bị chạy bằng pin (như đồng hồ thông minh, các đầu nối IoT).

4. Khả năng tương thích cao: Thích ứng linh hoạt với nhiều kịch bản

QSPI không hoàn toàn độc lập với SPI truyền thống, nhưng tương thích ngược với giao thức SPI. Chế độ làm việc (SPI/QSPI) có thể được chuyển đổi theo cấu hình:

· Tương thích với các thiết bị SPI truyền thống: Khi kết nối trình điều khiển LCD chỉ hỗ trợ SPI, bộ điều khiển QSPI có thể bị hạ cấp xuống chế độ SPI để tránh chất thải phần cứng.

· Hỗ trợ các chức năng mở rộng: Một số giao diện QSPI cũng hỗ trợ chế độ "Tốc độ dữ liệu kép (DDR)" (nghĩa là dữ liệu được lấy mẫu trên cả hai cạnh tăng và giảm của đồng hồ), cải thiện hơn nữa băng thông (ví dụ, ở mức độ biến đổi của DDR.

5. Tối ưu hóa đặc biệt cho điều chỉnh trình điều khiển LCD

Các chip trình điều khiển LCD (như ILI9341, ST7789, v.v.) thường tích hợp các giao diện QSPI và giao thức được tối ưu hóa cho các kịch bản hiển thị:

· Trò chuyện lệnh và dữ liệu: Bốn dòng của QSPI có thể truyền "các lệnh" và "dữ liệu" cùng một lúc (được phân biệt bằng tín hiệu chọn hoặc kiểm soát chip), mà không cần các chân điều khiển bổ sung, đơn giản hóa quá trình giao tiếp. Ví dụ: sau khi gửi lệnh "Đặt khu vực hiển thị", dữ liệu pixel có thể được truyền trực tiếp liên tục trên cùng một bus để giảm sự chậm trễ tương tác.

· Hoạt động đường ống: QSPI hỗ trợ "Chip chọn" (CS không được kéo ngay lập tức), cho phép MCU liên tục gửi nhiều bộ lệnh/dữ liệu, tránh chi phí thường xuyên kéo xuống/kéo lên CS và cải thiện hiệu quả tổng thể.

     Nói tóm lại, việc áp dụng giao diện QSPI trong LCD về cơ bản là để đạt được truyền dữ liệu tốc độ cao, có độ trễ thấp với tài nguyên pin tối thiểu, đáp ứng hoàn hảo nhu cầu của các hệ thống nhúng để "kích thước nhỏ, mức tiêu thụ điện năng thấp và hiệu suất chi phí cao". Đặc biệt trong các kịch bản của LCD vừa và nhỏ (chẳng hạn như 1,54 inch đến 7 inch) và độ phân giải trung bình và thấp (chẳng hạn như 240 × 320, 480 × 800), lợi thế toàn diện của QSPI (tốc độ, mức độ tiêu thụ điện tử)

      Các kịch bản ứng dụng điển hình: đồng hồ thông minh, thiết bị y tế di động, bảng điều khiển công nghiệp HMI, thiết bị đầu cuối nhà thông minh, thiết bị điện tử giáo dục và các kịch bản khác yêu cầu màn hình phát sinh cao có kích thước nhỏ. Công nghệ Thâm Quyến Hongjia có màn hình giao diện QSPI với nhiều kích cỡ khác nhau, cũng có thể được tùy chỉnh. Khách hàng được chào đón để gửi email cho chúng tôi để được tư vấn.