I numerosi vantaggi dell'interfaccia QSPI dello schermo LCD

      Cos'è QSPI? È un'estensione di SPI. Il suo nome completo è Quad Spi, che è SPI a quattro fili. La SPI tradizionale è una singola riga di dati (MOSI/MISO), mentre QSPI utilizza quattro linee di dati e può anche avere orologi separati e selezioni di chip. Il display di cristalli liquidi (LCD) adotta la progettazione dell'interfaccia QSPI (Quad SPI, SPI a quattro fili), che presenta vantaggi unici nei sistemi incorporati e nell'elettronica di consumo, riflessa principalmente nella trasmissione ad alta velocità, cablaggio semplificato, consumo a basso potere, alta compatibilità e altri aspetti. Quello che segue è un'analisi dettagliata dei suoi "vantaggi" dal punto di vista dei principi tecnici e delle applicazioni pratiche:

1. Trasmissione ad alta velocità: parallela a quattro fili, larghezza di banda notevolmente migliorata

La tradizionale SPI (interfaccia periferica seriale) utilizza una singola linea di dati (MOSI/MISO) + Linea di clock (SCK) + CHIP Select (CS) in modalità Simplex o Half-Duplex e la velocità di trasmissione dei dati è limitata dalla larghezza di banda della riga singola (di solito da pochi Mbps a decine di MBP). Come estensione di SPI, QSPI realizza la trasmissione parallela a quattro fili attraverso quattro linee di dati indipendenti (IO0 ~ io3) e può trasmettere 4 bit di dati nello stesso ciclo di clock (anziché 1 bit di SPI tradizionale).

· La larghezza di banda teorica è aumentata di 4 volte: se la frequenza di clock principale è la stessa (come 50 MHz), la larghezza di banda di QSPI può raggiungere 200 Mbps (50MHz × 4bit), mentre la SPI tradizionale è solo 50 Mbps (50 MHz × 1 BIT).

· Migliore efficienza effettiva: QSPI supporta una progettazione di protocolli più compatti (come la riduzione degli sovraccarichi di istruzioni di controllo) e con la risposta ad alta velocità dei chip del driver LCD, può ridurre significativamente il tempo di aggiornamento dello schermo, in particolare per le scene che richiedono una visualizzazione dinamica (come l'animazione, il video) o l'alta risoluzione (come QVGA, WVGA).

2. Cablaggio semplificato: meno perni, bassa complessità

Per i sistemi incorporati (come MCU, SOC), le risorse PIN sono spesso limitate. QSPI necessita solo di 6 segnali principali (SCK, CS, IO0 ~ IO3), più potenza e terra, per completare la comunicazione con il chip del driver LCD; Mentre la SPI tradizionale può richiedere pin aggiuntivi (come Miso) se è richiesta la trasmissione bidirezionale (come l'invio di comandi e la ricezione dello stato contemporaneamente) e le interfacce parallele (come gli autobus paralleli a 8 bit/16 bit) richiedono più pin (come 8 linee di dati + linee di controllo), risultando in un layout PCB complesso e area aumentata.

· Salva risorse PIN: QSPI necessita solo di un numero limitato di pin per supportare la trasmissione di dati ad alta velocità, che è adatto per microcontrollori a risorse limitate (come la serie Cortex-M0/M3).

· Ridurre la difficoltà di progettazione del PCB: meno pin significa routing più breve, layout più semplice, interferenza del segnale ridotta (come EMI) e stabilità del sistema migliorata.

3. basso consumo di energia: trasmissione efficiente, tempo di standby ridotto

Le caratteristiche ad alta velocità di QSPI riducono indirettamente il consumo di energia del sistema:

· Accorciare il tempo di trasmissione dei dati: sotto la stessa quantità di dati, il tempo di trasmissione di QSPI è solo 1/4 di quello della SPI tradizionale, riducendo il tempo di lavoro dei chip del driver MCU/LCD e riducendo il consumo di energia dinamica.

· Supportare l'ingresso rapido in modalità a bassa potenza: il protocollo QSPI di solito supporta la modalità "Sleep profondo" (come mettere il chip del driver LCD in modalità di sospensione attraverso istruzioni specifiche) e si sveglia solo quando lo schermo deve essere aggiornato, che è adatto per i dispositivi a batteria (come orologi intelligenti, terminali IOT).

4. Elevata compatibilità: adattamento flessibile a più scenari

QSPI non è completamente indipendente dalla SPI tradizionale, ma è arretrata compatibile con il protocollo SPI. La modalità di lavoro (SPI/QSPI) può essere commutata mediante configurazione:

· Compatibile con i dispositivi SPI tradizionali: quando si collega un driver LCD che supporta solo SPI, il controller QSPI può essere declassato in modalità SPI per evitare i rifiuti hardware.

· Supporto Funzioni estese: alcune interfacce QSPI supportano anche la modalità "Double Data Rate (DDR)" (ovvero i dati vengono campionati sia sui bordi in aumento che in calo dell'orologio), migliorando ulteriormente la larghezza di banda (ad esempio, ad un orologio da 100 MHz, la larghezza di banda DDR QSPI può raggiungere 800 MBPS), soddisfacendo le esigenze di una velocità superiore o

5. Ottimizzazione speciale per l'adattamento del driver LCD

I chip del driver LCD (come ILI9341, ST7789, ecc.) Generalmente integrano le interfacce QSPI e il protocollo è ottimizzato per gli scenari di visualizzazione:

· Multiplexing di comandi e dati: le quattro righe di QSPI possono trasmettere "comandi" e "dati" contemporaneamente (distinto per segnali di selezione o controllo chip), senza la necessità di ulteriori pin di controllo, semplificando il processo di comunicazione. Ad esempio, dopo aver inviato il comando "Imposta area di visualizzazione", i dati dei pixel possono essere trasmessi direttamente sullo stesso bus per ridurre i ritardi di interazione.

· Funzionamento della pipeline: QSPI supporta "CHIP Select Hold" (CS non viene immediatamente tirato in alto), consentendo all'MCU di inviare continuamente più serie di comandi/dati, evitando il sovraccarico di abbassare/tirare spesso il CS e migliorare l'efficienza complessiva.

     In breve, l'applicazione dell'interfaccia QSPI in LCD è essenzialmente per ottenere la trasmissione di dati ad alta velocità e bassa latenza con risorse PIN minime, che soddisfa perfettamente le esigenze dei sistemi incorporati per "dimensioni ridotte, basso consumo energetico e prestazioni ad alto costo". Especially in the scenarios of small and medium-sized LCDs (such as 1.54 inches to 7 inches) and medium and low resolutions (such as 240×320, 480×800), QSPI's comprehensive advantages (speed, wiring, power consumption) far exceed traditional SPI, I²C and even some parallel interfaces, becoming the preferred solution in consumer electronics, IoT devices, industrial instruments and other campi.

      Scenari di applicazione tipici: orologi intelligenti, dispositivi medici portatili, pannelli HMI industriali, terminali domestici intelligenti, dispositivi elettronici educativi e altri scenari che richiedono schermi ad alta refresh di piccole dimensioni. La tecnologia Shenzhen Hongjia ha display di interfaccia QSPI di varie dimensioni, che possono anche essere personalizzate. I clienti sono invitati a inviarci un'e -mail per la consultazione.