JDI LCD 驱动时序介绍

1. 引言

绝大多数 STM32 MCU 都可应用于图形界面，而且很多系列还内置图形硬件 LTDC，支持驱动 RGB 接口的 LCD。但是存在少数类型的 LCD，如 JDI 屏，除了 STM32L4P5 支持外，其它 MCU 只能根据屏的接口时序要求，用 GPIO 来驱动。本文会介绍 JDI 屏的接口时序与驱动过程。

2. LCD 介绍

LCD 显示屏由一系列像素组成，通常以“行像素值 x 列像素值”表示屏幕分辨率。比如320x240 表示此显示屏每行有 320 个像素点，每列有 240 个像素点。

色深是指显示屏每个像素能表示多少种颜色，通常用位来表示。比如 16 位色深对应RGB565，每个像素颜色用 2 个字节来表示，其中 RGB565 称作色彩格式。

RGB 接口屏通常支持 RGB565，RGB666，RGB888 等色彩格式，这些格式能显示的颜色种数较多，色彩丰富；而 JDI 接口支持的格式为 RGB222，总共支持 64 种颜色。

2.1. 接口时序

2.1.1. RGB 接口时序

RGB 显示屏包含以下信号：
图1.RGB 接口信号
在这里插入图片描述
在使用 RGB 接口时，RGB565 或 RGB888 格式，接口时序如下：
图2.RGB 接口时序图

像素数据在像素时钟 CLK 同步下顺序发送，其中 VSYNC 信号用于同步一整帧像素数据，HSYNC 信号用于同步一整行的像素数据，DE 信号表示像素数据有效。在 DE 有效时，每个 CLK 时钟周期会在 R[7 :0], G[7 :0], B[7 :0]信号上传输一个像素的颜色数据，用于指定此像素颜色。这样逐行扫描完所有像素后，就完成了一帧像素数据的传输，LCD 面板就会有对应的图像显示。

2.1.2. JDI 屏接口时序

JDI 屏的只包含 R[2 :1], G[2 :1], B[2 :1]信号，每个颜色 2Bit 数据，其它信号与前面 RGB接口类似，以下是 JDI 屏的信号列表：
图3.JDI 接口信号
在这里插入图片描述
以 240x240 分辨率的 JDI 圆形屏为例，驱动时序如下，其中 LPB 为颜色分量高 bit 位，SPB 为颜色分量低 bit 位：
图4.列信号时序

图5.行信号时序

JDI 屏的时序看起来与前面介绍的 RGB 时序非常相似，但是在传输像素数据上有很大差别，比如 RGB565 或 RGB888 在传输像素数据时，每个 CLK 传输一个像素数据，代表同一个像素的颜色值；而 JDI 屏则不同，主要有下面几点差异：

VCK 的高低电平期间都要传输数据
HCK 上升沿和下降沿都传输一次数据
R1,R2…分别代表奇、偶像素点的一 bit 数据，即同一次 HCK 边沿传输的是两个像素点的一 bit 数据
LPB, SPB 区分，在一个 VCK 周期，低电平传输 LPB，高电平传输 SPB，也就是传输每一行时，先传输此行所有像素的高 bit 数据，再传输此行所有像素的低 bit 数据，这样就刷新了一行像素数据

图6.240x240 屏驱扫描过程
在这里插入图片描述
从上图可以看出，在刷新 240x240 分辨率的 JDI 屏时，驱动扫描方式为从上到下，从左到右：

总共 240 行像素，但分别包含 240 行 LPB、SPB，总共 480 行刷新，对应列信号时序中 VCK 的 480 个高低电平
R1,R2,G1,G2,B1,B2 为一组，分别对应奇偶两个像素 RGB 分量的各一 bit 数据
每行 240 个像素，在 HCK 双边沿传输，每边沿传输 2 个像素，因此总共 120 个边沿，60 个 HCK 周期即可传输完成一个 LPB 行或 SPB 行

另外，JDI 屏还包括 VCOM, FRP, XFRP 信号如下图，用 PWM 来输出 60Hz，50%占空比波形来驱动即可：
图7.VCOM/FRP/XFRP 信号时序
在这里插入图片描述