1、显示器
1、显示器介绍
显示器属于计算机的 I/O 设备，即输入输出设备。它是一种将特定电子信息输出到屏幕上再反射到人眼的显示工具。 常见的有 CRT 显示器、LCD液晶显示器、 LED 点阵显示器及OLED 显示器。
（1）CRT显示器
CRT显示器是一种使用阴极射线管（Cathode Ray Tube）的显示器。它主要由五部分组成：电子枪、偏转线圈、荫罩、荧光粉层及玻璃外壳。CRT纯平显示器虽然具有可视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、可凋节的多分辨率模式、响应时间极短等LCD显示器难以超越的优点，但目前已经退出市场。CRT显示器是最早的，以前的老电视机用的就是CRT显示器。
（2）LCD显示器
LCD(Liquid Crystal Display)显示器，即液晶显示器。相对于上一代 CRT 显示器(阴极射线管显示器)， LCD 显示器具有功耗低、体积小、承载的信息量大及不伤眼的优点，因而它成为了现在的主流电子显示设备，其中包括电视、电脑显示器、手机屏幕及各种嵌入式设备的显示器。
LCD显示器内部有很多液晶粒子，它们有规律地排列成一定的形状，并且它们每一面的颜色都不同，分为红色、绿色和蓝色。这三原色能还原成任意的其他颜色。当显示器收到显示数据时，会控制每个液晶粒子转动到不同颜色的面，从而组合成不同的颜色和图像。也因为这样，LCD显示器的缺点有色彩不够艳和可视角度不大等 。
LCD主要有TFT、IPS、TFD、UFB、STN、DSTN等几种类型的液晶显示屏：
TFT 屏幕是 Thin Film Transistor （薄膜晶体管）的缩写，是有源矩阵类型液晶显 示器 (AM-LCD) 中的一种， TFT 在液晶的背部设置特殊光管，可以"主动地"对屏幕 上的各个独立的象素进行控制，这也就是所谓的主动矩阵 TFT （ active matrix TFT ）的来历，这样可以大大的提高反应时间，一般 TFT 的反映时间比较快约 80ms ， 而 STN 则为 200ms 如果要提高就会有闪烁现象发生。而且由于 TFT 是主动式矩阵 LCD 可让液晶的排列方式具有记忆性，不会在电流消失后马上恢复原状。 TFT 还改 善了 STN 会闪烁（水波纹）模糊的现象，有效的提高了播放动态画面的能力。和 STN 相比 TFT 有出色的色彩饱和度、还原能力和更高的对比度，但是缺点就是比较耗电 ，而且成本也比较高。
TFD 屏幕是 Thin Film Diode （薄膜二极管）的缩写。由于 TFT 耗电而且成本高昂 ，这无疑增加了可用性和手机成本，因此 TFD 技术被手机屏幕巨头精工爱普生开发 出来专门用在手机屏幕上。它是 TFT 和 STN 的折衷，有着比 STN 更好的亮度和色 彩饱和度，却又比 TFT 更省电。 TFD 的着重特点在于在"高画质、超低功耗、小型 化、动态影象的显示能力以及快速的反应时间"。 TFD 的显示原理在于它为 LCD 上 每一个像素都配备了一颗单独的二极管作为控制源，由于这样的单独控制设计，使每 个像素之间不会互相影响，因此在 TFD 的画面上能够显现无残影的动态画面和鲜艳 的色彩。和 TFT 一样 TFD 也是有源矩阵驱动。 最初开发出来的 TFD 只能显示 4096 色，但如果采用图像处理技术可以显示相当于 26 万色的图像。不过相对 TFT 在色彩显示上还是有所不及。
UFB 是 Ultra Fine & Bright 的缩写。其特点为超薄和高亮度。在设计上 UFB 还采 用了特别的光栅设计，可减小像素间距，以获得更佳的图像质量。通常 UFB LCD 可 显示 65536 种色彩，能够达到 128x160 像素的分辨率，同时， UFB 的对比度还是 STN 液晶显示屏的两倍，在显示 65536 色时的亮度与 TFT 显示屏不相上下，而耗 电量比 TFT 显示屏少，并且售价与 STN 显示屏差不多，可说是结合这两种现有产品 的优点于一身。 UFB 液晶显示屏使得拥有超大彩色液晶显示屏的多功能手机离我们 已经越来越近。但 UFB 比起 TFT 还是有一定的差距，而且耗电量也并不尽人意。
STN 是 Super Twisted Nematic 的缩写，和前面几种液晶显示器相比 STN 型液晶属 于被动矩阵式 LCD 器件，它的好处是功耗小 , 具有省电的最大优势。彩色 STN 的 显示原理是在传统单色 STN 液晶显示器上加一片彩色滤光片，并将单色显示矩阵中 的每一像素分成三个子像素，分别通过彩色滤光片显示红、绿、蓝三原色，就可显示 出彩色画面。和 TFT 不同， STN 属于无源型 LCD 。 现在 STN 主要有 CSTN 和 DSTN 之分。 CSTN 即 Color STN, 一般采用传送式，传 送式屏幕要使用外加光源照明，称为背光，照明光源要安装在 LCD 的背后。传送式 LCD 在正常光线及暗光线下，显示效果都很好，但在户外，尤其在日光下，很难辩 清显示内容而背光需要电源产生照明光线，要消耗电功率。
DSTN （ double-layer super-twisted nematic ）即双层 STN ，过去主要应用在一 些笔记本电脑上。也是一种无源显示技术，使用两个显示层，这种显示技术解决了传 统 STN 显示器中的漂移问题 , 而且由于 DSTN 还采用了双扫描技术，因而显示效果 较 STN 有大幅度的提高。由于 DSTN 分上下两屏同时扫描，所以在使用中有可能在 显示屏中央出现一条亮线。
（3）LED显示器
LED显示器是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式来显示文字、图形、图像、动画的显示屏幕。
LED的技术进步是扩大市场需求及应用的最大推动力。最初，LED只是作为微型指示灯，在计算机、音响和录像机等高档设备中应用。随着大规模集成电路和计算机技术的不断进步，LED显示器迅速崛起。
LED显示器集微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体，以其色彩鲜艳、动态范围广、亮度高、寿命长、工作稳定可靠等优点，成为最具优势的新一代显示设备。目前，LED显示器已广泛应用于大型广场、体育场馆、证券交易大厅等场所，可以满足不同环境的需要。
LED 点阵彩色显示器的单个像素点内包含红绿蓝三色 LED 灯，显示原理类似我们实验板上的 LED 彩灯，通过控制红绿蓝颜色的强度进行混色，实现全彩颜色输出，多个像素点构成一个屏幕。由于每个像素点都是LED 灯自发光的，所以在户外白天也显示得非常清晰，但由于 LED 灯体积较大，导致屏幕的像素密度低，所以它一般只适合用于广场上的巨型显示器。相对来说，单色的 LED 点阵显示器应用得更广泛，如公交车上的信息展示牌、店招等。
（4）OLED显示器
OLED，即有机发光二极管（baiOrganic Light-Emitting Diode），又称为有机电激光显示（Organic Electroluminesence Display, OELD）。有机发光二极体的发光原理和无机发光二极体相似。当元件受到直流电（Direct Current；DC）所衍生的顺向偏压时，外加之电压能量将驱动电子（Electron）与空穴（Hole）分别由阴极与阳极注入元件，当两者在传导中相遇、结合，即形成所谓的电子-空穴复合（Electron-Hole Capture）。而当化学分子受到外来能量激发後，若电子自旋（Electron Spin）和基态电子成对，则为单重态（Singlet），其所释放的光为所谓的荧光（Fluorescence）；反之，若激发态电子和基态电子自旋不成对且平行，则称为三重态（Triplet），其所释放的光为所谓的磷光（Phosphorescence）。
OLED 由于同时具备自发光，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特性，被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。
LCD 都需要背光，而 OLED 不需要，因为它是自发光的。这样同样的显示， OLED 效果要来得好一些。 以目前的技术， OLED 的尺寸还难以大型化，但是分辨率确可以做到很高。
新一代的 OLED 显示器与 LED 点阵彩色显示器的原理类似，但由于它采用的像素单元是“有机发光二极管” (Organic Light Emitting Diode)，所以像素密度比普通 LED 点阵显示器高得多。
OLED显示屏是利用有机电自发光二极管制成的显示屏。由于同时具备自发光有机电激发光二极管，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特性，被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。
OLED显示屏支持6800、 8080 两种并行接口方式、 4线 SPI 接口方式以及 IIC 接口方式（只需要 2 根线就可以控制 OLED 了！）。
2、显示器的基本参数
不管是哪一种显示器，都有一定的参数用于描述它们的特性，各个参数介绍如下：
(1) 像素
像素是组成图像的最基本单元要素，显示器的像素指它成像最小的点，即前面讲解液晶原理中提到的一个显示单元。
(2) 分辨率
一些嵌入式设备的显示器常常以“行像素值 x 列像素值”表示屏幕的分辨率。如分辨率 800x480 表示该显示器的每一行有 800 个像素点，每一列有 480 个像素点，也可理解为有 800 列， 480 行。
(3) 色彩深度
色彩深度指显示器的每个像素点能表示多少种颜色，一般用“位” (bit)来表示。如单色屏的每个像素点能表示亮或灭两种状态(即实际上能显示 2 种颜色)，用 1 个数据位就可以表示像素点的所有状态，所以它的色彩深度为 1bit，其它常见的显示屏色深为16bit、 24bit。
(4) 显示器尺寸
显示器的大小一般以英寸表示，如 5 英寸、 21 英寸、 24 英寸等，这个长度是指屏幕对角线的长度， 通过显示器的对角线长度及长宽比可确定显示器的实际长宽尺寸。
(5) 点距
点距指两个相邻像素点之间的距离， 它会影响画质的细腻度及观看距离，相同尺寸的屏幕，若分辨率越高，则点距越小，画质越细腻。如现在有些手机的屏幕分辨率比电脑显示器的还大，这是手机屏幕点距小的原因； LED 点阵显示屏的点距一般都比较大，所以适合远距离观看。
3、LCD显示器的接口类型
LCD的接口有多种，分类很细。主要看LCD的驱动方式和控制方式，目前手机上的彩色LCD的连接方式一般有这么几种：MCU（MPU）模式，RGB模式，SPI模式，VSYNC模式，MDDI模式，DSI模式，MIPI模式，LVDS模式，TTL模式，EDP模式。只有TFT类型的液晶显示屏才有RGB接口。
（1）MCU接口模式（也写成MPU模式的）
MCU液晶屏接口一般在小尺寸上比较多，如：2.0寸，2.31寸，2.4寸，2.8寸等等，MCU模式需要的信号有WR，RD，RS，RESET，CS。MCU接口主要应用于单片机控制。
目前最常用的连接模式，分为8080模式和6800模式。数据位传输有8位，9位，16位，18位，24位。连线分为：CS/，RS(寄存器选择），RD/，WR/，再就是数据线了。
优点是：控制简单方便，无需时钟和同步信号。缺点是：要耗费GRAM，所以难以做到大屏（3.8以上）。
MCU接口模式一般使用STM32的FSMC或FMC接口来驱动显示屏。
（2）VSYNC接口模式
该模式是在MCU模式下增加了一根VSYNC（帧同步）信号线而已，应用于运动画面更新。
（3）RGB接口模式
RGB液晶屏接口方式于MCU接口类似，一般应用在中小尺寸上，如2.0寸，2.31寸，2.4寸，2.8寸，4.3寸，5.0寸，7.0寸，9.0寸，10.1寸。
大屏采用较多的模式，数据位传输也有6位，16位和18位，24位之分。连线一般有：VSYNC，HSYNC，DOTCLK，CS，RESET，有的也需要RS，剩下就是数据线。它的优缺点正好和MCU模式相反。
RGB接口模式一般使用STM32的LTDC 接口来驱动显示屏。
（4）SPI接口模式
采用较少，有3线和4线的，连线为CS/，SLK，SDI，SDO四根线，连线少但是软件控制比较复杂。
（5） MDDI接口模式（MobileDisplayDigitalInterface）
高通公司于2004年提出的接口MDDI，通过减少连线可提高移动电话的可靠性并降低功耗，这将取代SPI模式而成为移动领域的高速串行接口。连线主要是host_data，host_strobe，client_data，client_strobe，power，GND几根线。
（6）DSI接口模式
该模式串行的双向高速命令传输模式，连线有D0P，D0N，D1P，D1N，CLKP，CLKN。
（7）MIPI接口模式
MIPI液晶屏接口方式一般应用于大系统，在手机和平板产品上比较多，如：3.97寸，4.7寸，4.5寸，5.0寸，5.2寸，5.5寸等等，平板尺寸如7.0寸，8.0寸，10.1寸等等。
（8）LVDS,TTL接口模式
LVDS,TTL液晶屏两种接口是7寸以上比较多，于RGB接口类似。
（9）EDP接口模式
EDP接口液晶屏主要在10.1寸以上出现较多，如：11.6寸，13.3寸，15.0寸，15.6寸等等。
3.1、几种模式的详解
（1）MCU 模式
因为主要针对单片机的领域在使用，因此而得名 。后在中低端手机大量使用，其主要特点是价格便宜。
MCU-LCD 接口的标准术语是 Intel 提出的 8080 总线标准，因此在很多文档中用 I80 来指 MCU-LCD 屏。主要又可以分为 8080 模式和 6800 模式，这两者之间主要是时序的区别。数据位传输有 8 位，9 位，16 位，18 位，24 位。连线分为：CS/，RS(寄存器选择)，RD/，WR/，再就是数据线了。优点是：控制简单方便，无需时钟和同步信号。缺点是：要耗费 GRAM，所以难以做到大屏(3.8 以上)。
对于 MCU 接口的 LCM，其内部的芯片就叫 LCD 驱动器。主要功能是对主机发过的数据 / 命令，进行变换，变成每个象素的 RGB 数据，使之在屏上显示出来。这个过程不需要点、行、帧时钟。
MCU 接口的 LCD 的 DriverIC 都带 GRAM，Driver IC 作为 MCU 的一片协处理器，接受 MCU 发过来的 Command/Data，可以相对独立的工作。对于 MCU 接口的 LCM(LCD Module)，其内部的芯片就叫 LCD 驱动器。主要功能是对主机发过的数据 / 命令，进行变换，变成每个象素的 RGB 数据，使之在屏上显示出来。这个过程不需要点、行、帧时钟。
1）、M6800 模式
M6800 模式支持可选择的总线宽度 8/9/16/18-bit(默认为 8 位)，其实际设计思想是与 I80 的思想是一样的，主要区别就是该模式的总线控制读写信号组合在一个引脚上(/WR)，而增加了一个锁存信号(E)数据位传输有 8 位，9 位，16 位和 18 位。
2）、I8080 模式
I80 模式连线分为：CS/，RS(寄存器选择)，RD/，WR/，再就是数据线了。优点是：控制简单方便，无需时钟和同步信号。缺点是：要耗费 GRAM，所以难以做到大屏(QVGA 以上)。
MCU 接口标准名称是 I80，管脚的控制脚有 5 个：CS 片选信号、RS (置 1 为写数据,置 0 为写命令)、/WR (为 0 表示写数据) 数据命令区分信号、/RD (为 0 表示读数据)、RESET 复位 LCD( 用固定命令系列 0 1 0 来复位)
（2）VSYNC 模式
该模式其实就是就是在 MCU 模式上加了一个 VSYNC 信号，应用于运动画面更新，这样就与上述两个接口有很大的区别。该模式支持直接进行动画显示的功能，它提供了一个对 MCU 接口最小的改动，实现动画显示的解决方案。在这种模式下，内部的显示操作与外部 VSYNC 信号同步。可以实现比内部操作更高的速率的动画显示。但由于其操作方式的不同，该模式对速率有一个限制，那就是对内部 SRAM 的写速率一定要大于显示读内部 SRAM 的速率。
（3）RGB 模式
大屏采用较多的模式，数据位传输也有 6 位，16 位和 18 位，24 位之分。连线一般有：VSYNC，HSYNC，DOTCLK，CS，RESET，有的也需要 RS，剩下就是数据线。它的优缺点正好和 MCU 模式相反。
MCU-LCD 屏它与 RGB-LCD 屏主要区别在于显存的位置。RGB-LCD 的显存是由系统内存充当的，因此其大小只受限于系统内存的大小，这样 RGB-LCD 可以做出较大尺寸，象现在 4.3"只能算入门级，而 MID 中 7",10"的屏都开始大量使用。而 MCU-LCD 的设计之初只要考虑单片机的内存较小，因此都是把显存内置在 LCD 模块内部 。 然后软件通过专门显示命令来更新显存，因此 MCU 屏往往不能做得很大。同时显示更新速度也比 RGB-LCD 慢。显示数据传输模式也有差别。RGB 屏只需显存组织好数据。启动显示后，LCD-DMA 会自动把显存中的数据通过 RGB 接口送到 LCM。而 MCU 屏则需要发送画点的命令来修改 MCU 内部的 RAM(即不能直接写 MCU 屏的 RAM)。所以 RGB 显示速度明显比 MCU 快，而且播放视频方面，MCU-LCD 也比较慢。
对于 RGB 接口的 LCD，主机输出的直接是每个象素的 RGB 数据，不需要进行变换(GAMMA 校正等除外)，对于这种接口，需要在主机部分有个 LCD 控制器，以产生 RGB 数据和点、行、帧同步信号。
RGB的接口分类
首先我们以传递的信号类型来区分主要有两大类：
模拟信号:
VGA: Video Graphics Array
数字信号
TTL: Transistor Transisor Logic
LVDS: Low Voltage Differential Signaling（低电压差分信号）
TMDS: Transition Minimized Differential Signal（最小化传输差分信号）
彩色 TFT 液晶屏主要有 2 种接口：TTL 接口(RGB 颜色接口)， LVDS 接口(将 RGB 颜色打包成差分信号传输)。TTL 接口主要用于 12.1 寸一下的小尺寸 TFT 屏，LVDS 接口主要用于 8 寸以上的大尺寸 TFT 屏。TTL 接口线多，传输距离短；LVDS 接口传输距离长，线的数量少。大屏采用较多的模式，控制脚是 VSYNC，HSYNC，VDEN，VCLK， S3C2440 最高支持 24 个数据脚，数据脚是 VD[23-0]。
CPU 或显卡发出的图像数据是 TTL 信号(0-5V、0-3.3V、0-2.5V、或 0-1.8V)，LCD 本身接收的也是 TTL 信号，由于 TTL 信号在高速率的长距离传输时性能不佳，抗干扰能力比较差，后来又提出了多种传输模式，比如 LVDS、TDMS、GVIF、P&D、DVI 和 DFP 等。他们实际上只是将 CPU 或显卡发出的 TTL 信号编码成各种信号以传输，在 LCD 那边将接收到的信号进行解码得到 TTL 信号。但是不管采用何种传输模式，本质的 TTL 信号是一样的。
注意：TTL/LVDS 分别是两种信号的传输模式，TTL 是高电平表示 1，低电平表示 0 的模式，LVDS 是正负两个对应波形，用两个波形的差值来表示当前是 1 还是 0。
（4）SPI 模式
采用较少，有 3 线和 4 线的，连线为 CS/，SLK，SDI，SDO 四根线，连线少但是软件控制比较复杂。
（5）MDDI 模式(MobileDisplayDigitalInterface)
高通公司于 2004 年提出的接口 MDDI，通过减少连线可提高移动电话的可靠性并降低功耗，这将取代 SPI 模式而成为移动领域的高速串行接口。 连线主要是 host_data,host_strobe,client_data,client_strobe,power,GND 几根线。
（6）DSI 模式
该模式串行的双向高速命令传输模式，连线有 D0P，D0N，D1P，D1N，CLKP，CLKN。
3.2、MUC模式与RGB模式
上面几种模式中应用比较多的就是MUC模式和RGB模式，两者的区别有以下几点：
（1）MCU接口：会解码命令，由timing generator产生时序信号，驱动COM和SEG驱器。
RGB接口：在写LCD register setting时，和MCU接口没有区别。区别只在于图像的写入方式。
（2）用MCU模式时由于数据可以先存到IC内部GRAM后再往屏上写，所以这种模式LCD可以直接接在MEMORY的总线上。
用RGB模式时就不同了，它没有内部RAM，HSYNC，VSYNC，ENABLE，CS，RESET，RS可以直接接在MEMORY的GPIO口上，用GPIO口来模拟波形.
（3）MPU接口方式：显示数据写入DDRAM，常用于静止图片显示。
RGB接口方式：显示数据不写入DDRAM，直接写屏，速度快，常用于显示视频或动画用。
MCU接口和RGB接口主要的区别是：
MCU接口方式：显示数据写入DDRAM，常用于静止图片显示。
RGB接口方式：显示数据不写入DDRAM，直接写屏，速度快，常用于显示视频或动画用。
