hakkında şirket haberleri Arabirim Seçimini Yücelterek: Orta Boyutlu Ekranlar için MCU Paralel vs SPI ile Performansı ve Maliyetini Optimize Etmek

2,8 inç 240x320 TFT gibi orta çözünürlüklü bir ekranın gömülü bir sisteme entegre edilmesi sırasında bir mühendisin verdiği ilk ve en etkili kararlardan biri, iletişim arayüzünü seçmektir. Bu seçim, işlemci yükünü, yenileme hızını, sistem maliyetini, PCB karmaşıklığını ve sonuç olarak kullanıcı deneyimini belirler. Birden fazla seçenek sunan modüllerle, projeniz için doğru olanı nasıl seçersiniz?

Bu makale, performansı, maliyeti ve güç tüketimini dengelemek için ekran arayüzünü seçme ve optimum şekilde uygulamakonusundaki kritik tasarım sorununu ele almaktadır. MCU Paralel (8080 serisi) ve Seri SPI arayüzlerininkarşılaştırmalı bir analizini yapacağız ve pratik bir örnek olay çalışması olarak Saef Technology Limitedşirketinden kullanılacak ve veri sayfasından zamanlama analizi de dahil edilecektir.

Temel Zorluk: Gömülü Grafikteki Bant Genişliği Darboğazı

SFTO280PY-7422AN, 240 x 320 x 18 bit renk (262K) çözünürlüğe sahiptir. Tam ekran bir görüntü, 240 * 320 * 18 bit = 1.382.400 bit (≈172.8 KB) veri aktarımı gerektirir. Zorluk, bu verileri ana mikrodenetleyiciden ekranın çerçeve belleğine, duyarlı bir kullanıcı arayüzü elde etmek için yeterince hızlı ve verimli bir şekilde taşımaktır.

Veri sayfası, modülün IM[2:0] pin yapılandırması aracılığıyla üç ana modu desteklediğini ortaya koymaktadır:

1. 8/16 bit MCU Paralel Arayüz (8080 serisi): Geleneksel, yüksek bant genişliğine sahip bir veri yolu.

2. 4 hatlı SPI: Ayrı bir Komut/Veri hattına sahip bir seri arayüz.

3. 3 hatlı SPI: Daha fazla pin optimize edilmiş bir seri arayüz.

Tavizler önemlidir ve genellikle yanlış anlaşılır.

Karşılaştırmalı Analiz: MCU Paralel vs. SPI

SFTO280PY-7422AN veri sayfasından (AC Özellikleri, Bölüm 7) nicel verileri kullanarak kararı inceleyelim.

Senaryo 1: Kare Hızını ve Kullanıcı Arayüzü Akıcılığını En Üst Düzeye Çıkarma (MCU Paralel'i Seçin)

Kullanım Alanı: Karmaşık grafiklere, animasyonlu göstergelere veya hızlı güncellenen veri panolarına sahip endüstriyel HMI'lar.

• Bant Genişliği Hesaplaması:

  • 16 bit Paralel (Yazma): Minimum yazma döngüsü süresi (T_WC) = 66 ns. 16 bit (2 bayt) aktarımlar için, bir piksel bir döngü sürer. Tam çerçeve başına zaman = 240*320 * 66ns = 5.07 ms. Bu, teorik olarak maksimum kare hızı > 190 Hz anlamına gelir (sürücü IC'nin dahili yazma hızı ile sınırlı olsa da).

  • 4 hatlı SPI (Yazma): Minimum seri saat döngüsü (T_SCYCW) = 16 ns. Piksel başına 18 bit aktarmak (3 bayt gerektirir), saat kenarı başına 16 ns (saat döngüsü başına 2 kenar) piksel zamanı ~24 * 16ns = 384 ns verir. Tam çerçeve başına zaman = 240*320 * 384ns = 29.5 ms. Teorik maksimum kare hızı ≈ 34 Hz.

• Performans Kararı: paralel arayüz, tam çerçeve güncellemeleri için ~5,8 kat daha hızlıdır. Bu, daha akıcı animasyonlara ve daha duyarlı bir hisse olanak tanır. Veri aktarımı basit bir bellek eşlemeli yazma olduğundan, ana MCU'yu önemli ölçüde boşaltır.

• Uygulama Notları: En iyi performans için 16 bit veri yolunu (DB0-DB15) kullanın. Kontrol pinlerini (CS, RS, WR, RD) yönetmeli ve MCU'nuzun harici bellek denetleyicisinin (FSMC/FMC) veya GPIO bit-banging rutinlerinin katı zamanlamayı (T_AS, T_AH, T_WRL) karşılayabildiğinden emin olmalısınız. Pin sayısı yüksektir (21 sinyale kadar), bu da PCB katman sayısını ve konektör boyutunu/maliyetini artırır.

Senaryo 2: Pin Sayısını, Maliyeti ve Karmaşıklığı En Aza İndirme (SPI'yi Seçin)

Kullanım Alanı: Taşınabilir cihazlar, giyilebilir cihazlar, alandan tasarruf sağlayan PCB tasarımları veya MCU'nun sınırlı G/Ç'ye sahip olduğu veya paralel bir arayüze sahip olmadığı sistemler.

• Pin Sayısı Avantajı:

  • 4 hatlı SPI: Yalnızca 4-6 pin gerektirir: CS, SCL, SDA, RS/D/C, (artı isteğe bağlı RESET ve arka ışık kontrolü). Bu, paralel'e göre büyük bir tasarruf sağlar.

  • 3 hatlı SPI: Ayrı RS/D/C hattını ortadan kaldırarak, komutu/veriyi seri akışa gömerek ~4 pine daha da düşürür.

• SPI için Optimizasyon Stratejisi: 60Hz tam ekran güncellemeleri elde edemezsiniz, ancak buna ihtiyacınız da yok.

  • Kısmi Güncellemeler Önemlidir: Yalnızca ekranın değişen bölümünü yeniden çizin. Bir veri alanındaki bir sayıyı değiştirmek, yalnızca birkaç yüz pikselin güncellenmesini gerektirebilir ve bu da SPI gecikmesini önemsiz hale getirir.

  • MCU RAM'inde bir Çerçeve Arabelleği Kullanın: Daha karmaşık grafikler için, MCU'nuzun dahili RAM'inde tam ekran bir arabelleği koruyun. Arka planda SPI aracılığıyla ekrana veri akışı yapmak için DMA kullanın. Bu, çerçeveyi oluşturduktan sonra CPU'yu diğer görevler için serbest bırakır.

  • Ekran IC Özelliklerinden Yararlanın: ST7789T3 sürücüsü, yerleşik bir çerçeve belleğine sahiptir. Grafik işlemlerini halletmek için sürücü IC'nin kısa SPI komutları aracılığıyla gönderilen yerleşik çizim komutlarını (örneğin, çizgiler çizmek, dikdörtgenleri doldurmak) kullanın, veri aktarımını en aza indirin.

Pratik Uygulama Kılavuzu

1. Donanım Yapılandırması: Modül üzerindeki IM0, IM1, IM2 pinlerini seçtiğiniz moda göre ayarlayın. SPI için, MCU'nuzun SPI çevresel biriminin gerekli saat hızlarına (yazma için 1 / T_SCYCW ≈ 62,5 MHz'e kadar) hakim olabildiğinden emin olun. Veri sayfası, VDDI (IOVCC) 'nin 1,8V olabileceğini belirtir ve bu da düşük voltajlı çekirdek MCU'larla seviye eşleşmesine izin verir.

2. Güç Sıralaması: Sırayı izleyin: VCC (2,8V) ve IOVCC (1,8V/3,3V) 'yi sabitleyin, ardından RESET pinini >10us (Sıfırlama Zamanlamasına bakın, T_RW) için düşürün. Başlatma komutlarını göndermeden önce >120ms (Uyku Modundan Çıkış modu için T_RT) bekleyin.

3. Sinyal Bütünlüğü: paralel arayüzler için, veri yolu izlerini uzunluk olarak eşleştirin ve mümkün olduğunca kısa tutun. Yüksek hızlı SPI (>20 MHz) için, SCL ve SDA hatlarını kontrollü empedans izleri olarak değerlendirin, özellikle FPC kablosu uzunsa.

Dokunmatik Ekranla Geliştirme: Bir Husus

Dahil edilen 4 telli dirençli dokunmatik ekran (RTP), ayrı pinler kullanır ve ekran arayüzü seçimini etkilemez. Kapasitif dokunmatik ekran (CTP) eklentisi için, ek bir I2C veri yoluna ihtiyaç duyulacaktır. dokunmatik denetleyicinin önceden bağlandığı ve yalnızca ana bilgisayarınızdan güç ve I2C hatları gerektiren tamamen entegre CTP çözümleri sağlayabilir.

Sonuç: Arayüzü Uygulama Felsefesiyle Hizalamak

Evrensel olarak "en iyi" arayüz yoktur. Optimum seçim, sistem önceliklerinizden ortaya çıkar:

• Akıcılığın çok önemli olduğu ve PCB alanı mevcut olduğu durumlarda, performans açısından kritik, grafik açısından zengin uygulamalar için MCU Paralel'i seçinGüncelleme hızlarının orta düzeyde olduğu ve akıllı yazılımla optimize edilebildiği durumlarda, maliyet açısından hassas, minyatür veya düşük G/Ç sayılı tasarımlar için SPI'yi seçin

• SFTO280PY-7422AN

bu kritik seçeneği sunarak tasarımınızı geleceğe hazırlayarak mükemmeldir. Ayrıntılı AC zamanlama özellikleri, mühendislerin bilinçli kararlar almasını ve tasarımlarını önceden doğrulamalarını sağlar.Gömülü projeniz için doğru ekran arayüzünü seçmekte zorlanıyor musunuz?Belirli MCU'nuz için zamanlama özelliklerini analiz etmek için kapsamlı

SFTO280PY-7422AN Veri Sayfası.pdf dosyasını buradan indirin. Uygulama gereksinimlerinizi görüşmek için Saef Technology Limitedteknik ekibiyle iletişime geçin—seçimde rehberlik edebilir ve tercih ettiğiniz dokunmatik ekran teknolojisiyle veya olmadan optimum şekilde yapılandırılmış modülü sağlayabiliriz.