屏幕接口

与屏幕进行通信的接口。我们划分成3个领域：

消费电子

  • HDMI (High-Definition Multimedia Interface)
  • MIPI (Mobile Industry Processor Interface)：DSI (Display Serial Interface) 用于连接屏幕，CSI (Camera Serial Interface) 用于连接摄像头。
  • DisplayPort (DP)：DP接口
  • DVI (Digital Visual Interface)：数字视频接口的“前辈”。曾是LCD显示器的主流接口，但现在已基本被HDMI和DP取代，仅在老旧设备上可见。
  • VGA (Video Graphics Array)
  • eDP (Embedded DisplayPort)：DP的“嵌入式版本”
  • LVDS (Low-Voltage Differential Signaling)：eDP的“前辈”

嵌入式系统

  • MCU并口 (如8080/6800)：一种“内存映射”接口。主控芯片可以直接读写屏幕内部的显示缓冲区（GRAM），操作就像读写内存一样简单。接口线数多（8/16位数据线+控制线），速度有限，适合驱动小尺寸屏幕。
  • SPI (Serial Peripheral Interface)：一种高速的串行接口。引脚少（最多4根），速度比I²C快，常用于分辨率稍高一些的彩色TFT或OLED屏幕。
  • I²C (Inter-Integrated Circuit)：一种非常简单的两线制串行接口。速度最慢，通常用于驱动分辨率极低的单色OLED或段码屏，更多时候用于配置屏幕的触摸芯片或传感器。
  • RGB (TTL) 并行接口：一种“实时流”接口。它不像MCU接口那样有显存，需要主控持续不断地提供像素时钟（PCLK）和RGB数据。速度比MCU并口快，适合驱动3.5寸到10寸左右的屏幕。
  • FPD-Link (Flat Panel Display Link)：由TI（德州仪器）开发的一种串行接口技术，专为汽车和视频传输应用设计，可以通过一根线缆传输视频、音频和控制信号，传输距离远。
  • APIX (Automotive Pixel Link)：同样是一种专为汽车应用设计的高带宽、抗干扰串行接口。
  • SDI (Serial Digital Interface)：广播级和专业视频制作的“标准”。用于传输未压缩的数字视频信号，传输距离远，稳定性极高，常见于电视台、转播车和专业摄像机。
  • DVI：在一些对色彩精度要求极高的专业显示器（如医疗影像、图形设计）上，DVI-D（纯数字）接口因其信号纯净度仍有一定市场。
  • USB-C：现代设备的“全能端口”。它不是一个专门的显示接口，但通过“DP Alt Mode”模式，可以传输DisplayPort信号，实现视频输出、数据传输和供电三合一。
  • 电子墨水屏 (E-ink)：靠反射环境光显示，极度省电，拥有类纸的阅读体验。广泛应用于电子书阅读器（如Kindle）和电子货架标签。
  • Micro OLED：将OLED微型化，使其在极小的尺寸下拥有超高的像素密度（PPI）。是目前VR/AR头显设备的核心显示技术。

摄像头接口

消费电子

  • MIPI CSI-2
  • USB (UVC)

工业

  • GigE Vision：基于以太网，是工业视觉的主流选择。
    • 核心优势：传输距离远（标准100米），便于多相机组网，成本相对较低。
    • 主要局限：带宽相对较低（1Gbps），有轻微延迟。
  • Camera Link：一个高带宽、低延迟的专用标准。
    • 核心优势：性能稳定，延迟极低且可预测，适合高速、高精度的检测。
    • 主要局限：需要专用的图像采集卡，系统成本和布线复杂度高。
  • CoaXPress (CXP)：新一代高速标准，使用同轴电缆。
    • 核心优势：带宽极高（单通道可达12.5Gbps），传输距离远（超100米），能同时传输数据、控制和供电。
    • 主要局限：需要专用的采集卡，成本较高。
  • USB3 Vision：基于USB 3.0的工业相机标准。
    • 核心优势：即插即用，成本较低，带宽不错（5Gbps）。
    • 主要局限：传输距离短（通常3-5米）。
  • GMSL (Gigabit Multimedia Serial Link)：源自汽车电子，正进入工业领域。
    • 核心优势：长距离（10-15米）、高带宽（6Gbps）、高可靠性、强抗干扰，支持数据与供电共线。
    • 主要局限：成本高，需要专用的解串器芯片。

嵌入式领域

  • MIPI CSI-2：在高性能嵌入式平台（如树莓派、RK3588等开发板）上是首选。能充分发挥处理器性能，用于人脸识别、AI推理等任务。
  • USB (UVC)：在需要快速原型验证、灵活连接时非常流行。开发简单，能快速搭建系统。
  • DVP (Digital Video Port)：一个简单、低成本的并行接口。
    • 核心优势：硬件简单，易于驱动，连低端单片机都能驾驭。
    • 主要局限：带宽低，抗干扰差，已逐渐被淘汰。
    • 应用场景：仅适用于极低成本、低分辨率的项目，如简单的扫码枪、玩具摄像头等。
  • LVDS：一种抗干扰强的差分信号技术。
    • 特点：比MIPI传输距离更远（可达10米），但功耗和成本也更高。在一些工业或车载嵌入式场景中仍有应用。
  • SPI/I2C：这些通常不作为图像数据的主传输接口，因为带宽极低。它们主要用于摄像头的寄存器配置和控制（如调节曝光、白平衡等）。

屏幕技术

  • OLED (有机发光二极管)：每个像素自发光，无需背光。因此能做到纯黑（像素完全不发光），对比度无限高，色彩鲜艳，响应速度快，且可以实现柔性、可折叠等形态。缺点是可能存在烧屏风险，且生产成本较高。
    • AMOLED (有源矩阵OLED)：目前主流的OLED技术，使用TFT背板精确控制每个像素，功耗更低，性能更好。
    • PMOLED (无源矩阵OLED)：结构简单，成本低，但尺寸和分辨率做不大，常用于小尺寸的副屏、穿戴设备等。
  • LCD (液晶显示器)：技术成熟，成本低廉，寿命长，是目前最普及的显示技术。它本身不发光，需要背光源。根据液晶排列方式不同，又分为：（TFT-LCD分支）
    • IPS (平面转换)：可视角度极佳，色彩还原准确，是目前手机、显示器和电视的主流选择。
    • VA (垂直排列)：原生对比度非常高，黑色表现深邃，常用于曲面屏和影音向的显示器。
    • TN (扭曲向列)：响应时间最快，但色彩和可视角度最差，现已基本被淘汰，仅用于一些入门级电竞显示器。
  • Mini-LED：不是一种新的屏幕类型，而是LCD的一种高级背光技术。它将背光灯珠做得非常小（100-200微米），数量众多，从而能实现精细的区域控光（Local Dimming），极大地提升了LCD的对比度和HDR效果，是LCD对抗OLED的利器。
  • Micro-LED：被视为显示技术的“终极形态”。它结合了OLED的自发光和LCD的长寿命、高亮度优点，且功耗更低。但目前制造难度极大、成本极高，尚未大规模商用。

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