1. 屏幕接口介绍
SPI 接口
SPI(Serial Peripheral Interface,串行外设接口)是一种高速、全双工、同步的串行通信总线,常用于 MCU 与外设之间短距离通信。标准 SPI 包含 4 根信号线:SCLK(时钟)、MOSI(主机输出从机输入)、MISO(主机输入从机输出)、CS(片选)。
相对于普通 SPI 的区别:
- 屏幕 SPI 通常省略 MISO(屏幕无需回传数据),仅保留 MOSI 单向传输,并增加 D/C(命令/数据选择)线区分传输类型,实际为 5 线(CS、SCLK、MOSI、D/C);
- 通信方向由全双工变为单工(仅写),更贴合屏幕显示场景;
- 数据帧需在 D/C 配合下区分命令字节与像素数据字节,普通 SPI 外设通常不区分;
- 速率通常运行在 20~80 MHz,以满足显示刷新带宽需求。
QSPI 接口
QSPI(Quad Serial Peripheral Interface)是在标准 SPI 基础上扩展出 4 根数据线(IO0~IO3)的接口形式,4 根线可同时并行传输 4 bit 数据,理论带宽为标准 SPI 的 4 倍。信号线包含:CS、SCLK、IO0、IO1、IO2、IO3,共 6 线。
相对于普通 QSPI 的区别:
- 普通 QSPI 主要面向 Flash 存储读取,命令/地址/数据阶段均可使用四线;
- 屏幕 QSPI 通常采用「单线发命令 + 四线发数据」混合模式,命令阶段走单线(IO0),像素数据阶段切换为四线并行传输;
- 屏幕 QSPI 重点服务于显示数据(
0x2C寄存器写入)的高速刷新,普通 QSPI 强调随机地址读取; - 数据方向以写为主,读回需求少,而普通 QSPI 需要双向支持。
8080 接口
8080 接口(Intel 8080 时序)是一种并行总线接口,分为 8080-8(8 位数据总线)和 8080-16(16 位数据总线)两种规格。信号线包含:CS、WR(写选通)、RD(读选通)、D/C(命令/数据)、D0~D7 或 D0~D15 数据总线。
相对于普通 QSPI 的区别:
- 8080 为并行接口,QSPI 为串行接口;
- 8080 单次传输 8 或 16 bit 数据,QSPI 单时钟周期传输 4 bit,8080 在低时钟下即可获得高带宽;
- 8080 引脚占用多(8/16 数据线 + 控制线),QSPI 仅需 6 线;
- 8080 时序简单、对 MCU 时序要求低,QSPI 对时序与协议切换要求较高;
- 8080 适合引脚资源充裕、追求高刷新率的应用,QSPI 适合引脚受限但要求中等带宽的应用。
各个接口差异对比
| 对比项 | SPI | QSPI | 8080 |
|---|---|---|---|
| 信号线数量 | 5 线(CS、SCLK、MOSI、MISO、D/C) | 6 线(CS、SCLK、IO0~IO3) | 11~19 线(CS、WR、RD、D/C、D0~D7/15) |
| 数据位宽 | 1 bit/周期 | 4 bit/周期 | 8 或 16 bit/周期 |
| 传输方式 | 串行单工 | 串行四线并行 | 并行 |
| 典型时钟 | 20~80 MHz | 20~80 MHz | 10~50 MHz |
| TR2S可接收最大时钟 | 100MHz | 100 MHz | 50 MHz |
| 引脚占用 | 少 | 较少 | 多 |
| 刷新带宽 | 低 | 中 | 高 |
| 适用场景 | 引脚受限、低刷新率 | 引脚受限、中等刷新率 | 引脚充裕、高刷新率 |