Las muchas ventajas de la interfaz QSPI de la pantalla LCD

      ¿Qué es QSPI? Es una extensión de SPI. Su nombre completo es Quad SPI, que es SPI de cuatro hilos. El SPI tradicional es una sola línea de datos (MOSI/MISO), mientras que QSPI usa cuatro líneas de datos, y también puede tener relojes y selecciones de chips separados. La pantalla de cristal líquido (LCD) adopta el diseño de la interfaz QSPI (Quad SPI, SPI de cuatro hilos), que tiene ventajas únicas en sistemas integrados y electrónica de consumo, reflejada principalmente en transmisión de alta velocidad, cableado simplificado, consumo de baja potencia, alta compatibilidad y otros aspectos. El siguiente es un análisis detallado de sus "ventajas" desde la perspectiva de principios técnicos y aplicaciones prácticas:

1. Transmisión de alta velocidad: ancho de banda paralelo de cuatro hilos y muy mejorado

El SPI tradicional (interfaz periférica en serie) utiliza una sola línea de datos (MOSI/MISO) + línea de reloj (SCK) + Chip Select (CS) en modo simplex o medio-dúplex, y la velocidad de transmisión de datos está limitada por el ancho de banda de la línea única (generalmente algunas MBP a TENS de MBPS). Como una extensión de SPI, QSPI realiza la transmisión paralela de cuatro hilos a través de cuatro líneas de datos independientes (IO0 ~ IO3), y puede transmitir 4 bits de datos en el mismo ciclo de reloj (en lugar de 1 bit de SPI tradicional).

· El ancho de banda teórico se incrementa en 4 veces: si la frecuencia del reloj principal es la misma (como 50MHz), el ancho de banda de QSPI puede alcanzar 200Mbps (50MHz × 4 bits), mientras que el SPI tradicional es de solo 50Mbps (50MHz × 1bit).

· Mejor eficiencia real: QSPI admite un diseño de protocolo más compacto (como reducir la sobrecarga de instrucciones de control), y con la respuesta de alta velocidad de los chips de controladores LCD, puede acortar significativamente el tiempo de actualización de la pantalla, especialmente adecuado para escenas que requieren una pantalla dinámica (como animación, video) o alta resolución (como QVGA, WVGA).

2. Cableado simplificado: menos alfileres, baja complejidad

Para los sistemas integrados (como MCU, SOC), los recursos PIN a menudo son limitados. QSPI solo necesita 6 señales principales (SCK, CS, IO0 ~ IO3), más potencia y tierra, para completar la comunicación con el chip del controlador LCD; Mientras que el SPI tradicional puede requerir pines adicionales (como miso) si se requiere la transmisión bidireccional (como enviar comandos y recibir estado al mismo tiempo), y las interfaces paralelas (como los buses paralelos de 8 bits/16 bits) requieren más pines (como 8 líneas de datos + líneas de control), lo que resulta en un diseño complejo de PCB y un aumento en el área.

· Guardar recursos de PIN: QSPI solo necesita un pequeño número de pines para admitir la transmisión de datos de alta velocidad, que es adecuada para microcontroladores limitados por recursos (como la serie Cortex-M0/M3).

· Reducir la dificultad de diseño de PCB: menos pines significa un enrutamiento más corto, un diseño más simple, una interferencia de señal reducida (como EMI) y una mejor estabilidad del sistema.

3. Baja consumo de energía: transmisión eficiente, tiempo reducido de espera

Las características de alta velocidad de QSPI reducen indirectamente el consumo de energía del sistema:

· Acortar el tiempo de transmisión de datos: bajo la misma cantidad de datos, el tiempo de transmisión de QSPI es solo 1/4 del SPI tradicional, reduciendo el tiempo de trabajo de los chips de controladores MCU/LCD y reduciendo el consumo de energía dinámica.

· Admite la entrada rápida en el modo de baja potencia: el protocolo QSPI generalmente admite el modo "sueño profundo" (como colocar el chip del controlador LCD en modo de suspensión a través de instrucciones específicas), y se despierta solo cuando la pantalla debe actualizarse, que es adecuada para dispositivos con baterías (como relojes inteligentes, terminales IOT).

4. Alta compatibilidad: adaptación flexible a múltiples escenarios

QSPI no es completamente independiente del SPI tradicional, pero es compatible con el protocolo SPI. El modo de trabajo (SPI/QSPI) se puede cambiar por configuración:

· Compatible con dispositivos SPI tradicionales: al conectar un controlador LCD que solo admite SPI, el controlador QSPI se puede rebajar al modo SPI para evitar los desechos de hardware.

· Soporte de funciones extendidas: algunas interfaces QSPI también admiten el modo "Double Data Tasa (DDR)" (es decir, los datos se muestrean tanto en los bordes crecientes como en la caída del reloj), mejorando aún más el ancho de banda (por ejemplo, a un reloj de 100MHz, el DDR QSPI Bandwid puede alcanzar 800MBPS), satisfaciendo las necesidades de resolución o resolución más alta o la tasa de frurbación.

5. Optimización especial para la adaptación del controlador LCD

Los chips de controlador LCD (como ILI9341, ST7789, etc.) generalmente integran las interfaces QSPI, y el protocolo está optimizado para escenarios de visualización:

· Comando y multiplexación de datos: las cuatro líneas de QSPI pueden transmitir "comandos" y "datos" al mismo tiempo (distinguido por señales de selección o control de chips), sin la necesidad de pines de control adicionales, simplificando el proceso de comunicación. Por ejemplo, después de enviar el comando "Establecer el área de visualización", los datos de píxeles se pueden transmitir directamente continuamente en el mismo bus para reducir los retrasos de interacción.

· Operación de tuberías: QSPI admite "Hold Select Select" (CS no se retira inmediatamente), lo que permite que el MCU envíe continuamente múltiples conjuntos de comandos/datos, evitando la sobrecarga de frecuentemente tirar hacia abajo/tirar CS y mejorar la eficiencia general.

     En resumen, la aplicación de la interfaz QSPI en LCD es esencialmente para lograr una transmisión de datos de alta velocidad y baja latencia con recursos mínimos de PIN, que satisfacen perfectamente las necesidades de los sistemas integrados para "tamaño pequeño, consumo de bajo rendimiento y rendimiento de 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 campos.

      Escenarios de aplicación típicos: relojes inteligentes, dispositivos médicos portátiles, paneles HMI industriales, terminales de hogares inteligentes, dispositivos electrónicos educativos y otros escenarios que requieren pantallas de alta refrigeración de alta tamaño. La tecnología Shenzhen Hongjia tiene pantallas de interfaz QSPI de varios tamaños, que también se pueden personalizar. Los clientes pueden enviarnos un correo electrónico para consultar.