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燚智慧硬體開發大講堂,
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通俗介紹智慧硬體開發的那些事。
智慧硬體設備, 往往需要一塊顯示幕作為交互入口。 顯示幕大, 顯示的內容多, 對硬體系統要求高。 簡單的智慧硬體產品, 可以是用小尺寸的顯示幕, 或段式顯示幕, 以降低硬體性能要求, 從而降低成本。
顯示幕的選型, 對開發工程師來講十分重要。 硬體工程師要熟知各種顯示幕的介面以及使用環境, 根據介面選擇合適的主控晶片。
對於大型智慧硬體設備, 如廣告機、K歌房, 一般都採用市場上現有的液晶電視作為顯示器。 因此介面也是電視常用介面, VGA、DVI、HDMI等。 主控端採用多核ARM或x86系統, 類似於電腦外接電視的做法。
這些介面和協定都是很標準的, CPU自帶介面的話可以直接用, 沒有的話也可以很方便的使用轉換晶片來實現這些介面的輸出。
一般智慧硬體產品, 只設計HDMI視頻輸出, 很少有VGA介面, 幾乎沒有DVI介面
設備對內介面:串口、並口
對於設備本身需要螢幕的, 一般不會使用外部介面, 而是使用板上資料介面。
小屏(I2C、SPI、UART):
2寸以下的小尺寸LCD屏, 或者段式液晶顯示幕, 顯示資料量比較少, 普遍採用低速串口,
如果螢幕解析度超過320x240, 使用SPI的話, 刷屏速度就會比較慢, 所以高解析度螢幕沒有採用低速串口的。
至於I2C和UART, 速度比SPI更慢, 所以一般只用來驅動段式顯示幕或者1寸以下的OLED屏。
螢幕上使用的I2C、SPI和UART, 和其他外設使用的都是完全一樣的傳輸協定。
中屏:MCU、RGB:
2寸至7寸的低解析度LCD屏(不超過1027x768), 有一些採用並口傳輸資料的。 根據資料格式可以分為MCU介面和RGB介面。
並口支援的顯示資料量不大也不小。 能夠覆蓋720P以下的解析度, 但無法更高。 想顯示更多資料只能用高速串口。
大屏:MIPI、LVDS:
高解析度屏, 從720P到2K, 幾乎都是高速串口的介面。
手機上清一色都是MIPI介面的屏, 車載和數碼產品上有大量的LVDS介面的屏。
兩者都通過低電壓高速串口來傳輸圖像資料, 類似於USB這樣的串口, 雖然是串口, 但是勝在頻率高, 傳送速率比並口還要快很多。
此類板上高速串口線, 對於Layout走線要求比較高, 需要嚴格佈置成差分線路, 並做好線路阻抗控制。 且設計傳輸距離一般不超過20cm。
轉接晶片
CPU和顯示幕之間的介面要匹配才能工作。看起來相似的介面並不能直接通用。(如MCU和RGB、MIPI和LVDS)。如果不匹配,需要掛載轉接晶片,做一次協定轉換之後才能使用。
常用的轉換晶片有:RGB轉MIPI、LVDS轉MIPI等。
轉接的方式,通常只在特定情況下才使用,例如CPU介面受限、且LCD無法修改。此類晶片一般價格不菲,十幾二十塊一顆很正常。
如下圖的案例,為了在驍龍晶片上使用Google Nest的圓形LCD,不得不使用轉接晶片,把CPU的Mipi介面的輸出,轉化成LCD能接受的RGB介面的資料。
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轉接的方式,通常只在特定情況下才使用,例如CPU介面受限、且LCD無法修改。此類晶片一般價格不菲,十幾二十塊一顆很正常。
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