串口屏的工作原理及應(yīng)用領(lǐng)域

串口和并口的區(qū)別

串口和并口是對(duì)立的兩種概念，就像單車道和多車道一樣。串口通訊是將每一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)以按位的形式傳輸給數(shù)據(jù)線的另一端。而并口顧名思義是并列的傳輸數(shù)據(jù)到接收端，但并不是同時(shí)運(yùn)行多個(gè)串口協(xié)議，事實(shí)上串口的數(shù)據(jù)傳輸在邏輯上要復(fù)雜的多。并口和串口是截然不同的傳輸方式，一般對(duì)數(shù)字電路來(lái)講，一段全彩800*480即時(shí)圖像如果達(dá)到30fps以上，那么數(shù)據(jù)傳送是必須要采用并口通訊的，串口通訊的數(shù)據(jù)載量無(wú)法比擬并口，例如倒車影像的應(yīng)用。一般來(lái)講單色串口屏的設(shè)計(jì)會(huì)采用IIC或TTL，而彩色串口屏可能采用的接口會(huì)事非常的多樣化，根據(jù)情況的不同可能采用定制化接口。

那為什么不用并口來(lái)取代所有的串口呢?其中一個(gè)原因是并口的費(fèi)用更高，但這不是主要原因，在數(shù)字電路里面只有兩種電平邏輯就是1和0 且只能為直流電，這就對(duì)遠(yuǎn)距離傳輸制造了困難，直流電信號(hào)在傳輸過(guò)程中衰減更快，需要信號(hào)的補(bǔ)償。如果是并口的話對(duì)信號(hào)的補(bǔ)償就會(huì)更加的昂貴。

那是不是并口設(shè)備就一定更好呢?其實(shí)是要看應(yīng)用的領(lǐng)域而定。并口屏可以處理速度非?？斓膱D像變化，及同步運(yùn)行設(shè)備，例如ARM, Cortex,和x86之類的。

但是如果設(shè)計(jì)成本較低或者應(yīng)用比較簡(jiǎn)單那么就完全可以考慮串口屏，因?yàn)榧幢隳闶褂昧瞬⒖谠O(shè)備但是單片機(jī)處理速度不及時(shí)，或者內(nèi)存不夠大同樣還是會(huì)造成非常不好的使用體驗(yàn)。串口傳輸速度的提升可以從處理器主頻和晶振等多個(gè)方向入手，我們都知道串口通訊中*重要的一個(gè)因素之一就是波特率，波特率是分辨邏輯電壓的時(shí)間單位也會(huì)影響控制時(shí)序的波長(zhǎng)。如果一味追求更快的波特率是會(huì)造成誤碼率的提升的，所以要加快主頻的速度，主頻會(huì)影響機(jī)器時(shí)鐘的個(gè)數(shù)，而晶振也是另外一個(gè)重要的因素。那是不是提高串口數(shù)據(jù)傳輸載量必然導(dǎo)致費(fèi)用的提升呢?

其實(shí)現(xiàn)在的虛擬串口設(shè)備很豐富，像是USB總線就可以將電腦攝像頭的即時(shí)影像發(fā)送給我們的主機(jī)。

串口工作原理

串口通常包括至少兩根信號(hào)線，作為像是UART需要兩根總線，一根是TXD發(fā)送數(shù)據(jù)線和一根RXD接收數(shù)據(jù)線。IIC同樣也是兩條數(shù)據(jù)線SDA數(shù)據(jù)線和SCL數(shù)據(jù)時(shí)鐘數(shù)據(jù)線。

例如一個(gè)十六位進(jìn)制數(shù)0xf0 轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制后為1111 0000，左邊為高位，右邊為低位。串口通訊會(huì)以按位從低到高或從高到低的形式發(fā)出，根據(jù)協(xié)議的不同形式也不同，那么不同的協(xié)議是不能互相通訊的。

另外接口的電平基準(zhǔn)不一樣也是不能通訊的，如果是RS232接口的邏輯電平會(huì)是-15v到+15v，而TTL電平則是0v到5v，TTL是標(biāo)準(zhǔn)單片機(jī)電平，如果需要和RS232接口相接需要一個(gè)MAX232芯片作電平轉(zhuǎn)換。

串口屏如何工作

就像上面講的串口設(shè)備無(wú)法承載并口設(shè)備的數(shù)據(jù)量，所以顯示的圖片內(nèi)容和程序大多是已經(jīng)寫好燒入在模塊的存儲(chǔ)器中的，而并非是控制單片機(jī)的EEPROM里。

然后單片機(jī)將指令集發(fā)送給串口設(shè)備進(jìn)行調(diào)度，例如將固定文字的內(nèi)容變換、將隱藏圖層顯示、移動(dòng)某控件坐標(biāo)以及調(diào)整背光電源。

像是的工業(yè)串口屏其二點(diǎn)好處是TFT的模組具備了一套非常完善的圖形運(yùn)行環(huán)境，所有的顯示內(nèi)容只需要調(diào)度指令就可以由模塊自己進(jìn)行運(yùn)算完成，而不需要MCU將顯示內(nèi)容數(shù)據(jù)逐幀發(fā)送給屏幕。這就可以接受更多的設(shè)計(jì)方案，無(wú)論是低功耗MCU還是優(yōu)異ARM都可以上乘兼容。對(duì)于像51單片機(jī)這種簡(jiǎn)單單片機(jī)，它的工作就化繁為簡(jiǎn)，只需要對(duì)外部設(shè)備的中斷進(jìn)行響應(yīng)然后發(fā)送指令給TFT模組，之后的事情就不需要MCU再去關(guān)心。

如何把工作化繁為簡(jiǎn)

其實(shí)很多人認(rèn)為串口屏數(shù)據(jù)傳輸慢不能滿足很多變量的反復(fù)賦值，例如具有多臺(tái)設(shè)備的工廠的總控屏。其實(shí)如果可以將項(xiàng)目的顯示要求理解透徹是可以發(fā)現(xiàn)捷徑和優(yōu)化代碼的處理。盡量少的申請(qǐng)全局變量，多做結(jié)論性的代碼片段。如果是同樣的操作規(guī)則一定能有辦法在同一個(gè)場(chǎng)景內(nèi)制作，從而減少代碼區(qū)的浪費(fèi)。精簡(jiǎn)的算法不一定人人都可以寫出來(lái)，但寫出一段深思熟慮適合的代碼卻不難。

作為一名觸屏人機(jī)界面的開發(fā)人員，需要徹底理解透徹客戶的操作順序、邏輯和響應(yīng)順序等等。如果界面過(guò)于復(fù)雜可以將一定會(huì)同時(shí)出現(xiàn)的兩個(gè)控件變?yōu)橐粋€(gè)控件，或者要在同一個(gè)函數(shù)內(nèi)一起處理。要做樹狀的結(jié)構(gòu)封裝，不要做星狀的程序結(jié)構(gòu)。這里推薦一款軟件叫做Mindjet MindManager。這款軟件在制作邏輯結(jié)構(gòu)上是非常有幫助的，我們的實(shí)現(xiàn)內(nèi)容可以在設(shè)計(jì)時(shí)候用軟件畫出抽象結(jié)構(gòu)，再按照一個(gè)個(gè)接口實(shí)現(xiàn)顯示內(nèi)容。通過(guò)制作出來(lái)的這幅圖，可以很清楚的表達(dá)出來(lái)自己的API接口給你的客戶。不僅這樣還能幫助修繕和優(yōu)化后續(xù)的代碼。

串口屏的應(yīng)用領(lǐng)域和方向

串口顯示設(shè)備的應(yīng)用是非常廣泛的，無(wú)論是單色還是彩色，是點(diǎn)陣形式還是段碼形式。從工廠到每家每戶都可以找到這些顯示設(shè)備。彩色較多會(huì)用在醫(yī)療器械和消費(fèi)類電子產(chǎn)品較多，其中也包括一些勘探設(shè)備和手持儀器。目前為止還在使用段碼LED或LCD讀數(shù)的方式解析模擬信號(hào)源的應(yīng)用已經(jīng)很少了。將來(lái)串口顯示器會(huì)在更多工業(yè)級(jí)開關(guān)、檢測(cè)、控制產(chǎn)品、醫(yī)療美容產(chǎn)品、公共安全和智能家居等產(chǎn)品中應(yīng)用。

審核編輯：湯梓紅