嵌入式常见屏幕
一、先理清核心术语的层级关系
很多人会把 “显示技术” 和 “通信接口” 混在一起，先把这个关系说清楚：
| 类别 | 说明 | 例子 |
|---|---|---|
| 显示技术 | 屏幕发光 / 成像的原理 | LCD、TFT、OLED、E-Ink |
| 通信接口 | 主控和屏幕之间传输数据的方式 | SPI、I2C、并行、MIPI |
| 产品名称 | 结合技术和接口的具体产品 | SPI TFT、I2C OLED、RGB-TFT |
简单说：
- LCD是液晶显示的大类，TFT是 LCD 的一种（薄膜晶体管驱动）。
- RGB-TFT指支持彩色显示的 TFT 屏，LCD-TFT就是 TFT-LCD，强调它属于 LCD 技术。
- OLED是和 LCD 并列的另一种显示技术，自发光，不需要背光。
- SPI/I2C是通信协议，很多 TFT 和 OLED 屏都用这些接口来通信。
二、按显示技术分类详解
1. LCD 液晶显示技术
LCD（Liquid Crystal Display）是通过液晶分子的偏转来控制光线透过率，需要背光才能显示。
TN/STN LCD
- 特点：最传统的液晶技术，成本极低，对比度低，视角窄，刷新慢。
- 应用：计算器、电子表、老式仪表，多为段码或单色点阵屏。
- 引脚：多为并行接口，包含数据总线、控制信号、背光电源等。
TFT-LCD（LCD-TFT）
- 特点：薄膜晶体管液晶显示器，属于有源矩阵 LCD，比 TN/STN 显示效果好，色彩更丰富，响应速度更快。
- 应用：智能车显示屏、工业 HMI、便携设备。
- 分类：
- 单色 TFT：显示黑白或灰度图像。
- RGB-TFT：支持全彩显示，通过红、绿、蓝三原色混合出各种颜色，是目前最常见的彩色 LCD 屏。
2. OLED 有机发光二极管
OLED（Organic Light-Emitting Diode）是有机材料自发光，不需要背光，对比度高、视角广、响应速度快。
- 单色 OLED：如 0.96" 128×64 屏，多为蓝黄双色或单色，功耗低，适合显示文本和图标。
- 彩色 OLED：小尺寸高清屏（如 1.3" 240×240），色彩鲜艳，用于智能手表、VR 设备。
3. E-Ink 电子墨水屏
- 特点：像纸一样，超低功耗，断电后图像保持不变，无背光，阳光下清晰。
- 应用：电子书阅读器、电子价签、低功耗仪表。
- 缺点：刷新慢，不适合动态画面。
4. LED 点阵 / 数码管
- 数码管：7 段或 8 段，显示数字，成本极低，用于计数器、温度计。
- LED 点阵：8×8、16×16 等，显示简单图标或滚动文字，用于广告牌、电子钟。
三、按通信接口分类详解
1. SPI 接口（最常用）
- 特点：串行外设接口，速度快，引脚少，适合小到中等尺寸的彩色屏。
- 常见引脚：
- SCLK：串行时钟，主控输出，同步数据传输。
- MOSI：主发从收，主控向屏幕发送数据 / 命令。
- CS：片选，低电平有效，选择要通信的屏幕。
- DC：数据 / 命令选择，高电平表示数据，低电平表示命令。
- RES：复位，低电平有效，重启屏幕。
- VCC：电源，3.3V 或 5V。
- GND：地。
2. I2C 接口
- 特点：两线制串行接口，引脚少，速度慢，适合小尺寸单色屏。
- 常见引脚：
- SCL：串行时钟。
- SDA：串行数据。
- VCC：电源。
- GND：地。
3. 并行接口（8080/6800）
- 特点：速度最快，占用大量 IO 口，用于高性能 TFT 屏。
- 常见引脚：
- D0~D15：数据总线，传输像素数据。
- WR：写信号，主控向屏幕写入数据。
- RD：读信号，主控从屏幕读取数据。
- CS：片选。
- RS：寄存器选择，区分数据和命令。
- RES：复位。
- VCC：电源。
- GND：地。
4. MIPI DSI/LVDS 等
- MIPI DSI：高速串行接口，用于手机、平板等高清屏。
- LVDS：低电压差分信号，用于笔记本、工业显示器。
四、常见屏的引脚功能详解
1. SPI 接口 TFT/OLED 屏（7 针常见）
| 引脚 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|
| GND | 地 | 电源负极 |
| VCC | 电源 | 3.3V 或 5V，需根据屏的规格选择 |
| SCL | 串行时钟 | 主控输出，同步数据传输 |
| SDA | 串行数据 | 主控向屏幕发送数据 / 命令（MOSI） |
| RES | 复位 | 低电平有效，重启屏幕 |
| DC | 数据 / 命令 | 高电平表示像素数据，低电平表示控制命令（告诉屏幕，我现在发的是 “指令” 还是 “画面”） |
| CS | 片选 | 低电平有效，选择要通信的屏幕（只有 CS 是低电平时，你发的东西屏幕才会接收） |
2. I2C 接口 OLED 屏（4 针常见）
| 引脚 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|
| GND | 地 | 电源负极 |
| VCC | 电源 | 3.3V 或 5V |
| SCL | 串行时钟 | 主控输出，同步数据传输 |
| SDA | 串行数据 | 双向传输，主控发送命令 / 数据，屏幕响应 |
3. 并行接口 TFT 屏（引脚多）
以 3.5" 8080 并行 TFT 屏为例：
| 引脚组 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|
| D0~D15 | 数据总线 | 16 位并行传输像素数据，速度快 |
| WR | 写信号 | 低电平有效，主控向屏幕写入数据 |
| RD | 读信号 | 低电平有效，主控从屏幕读取数据 |
| CS | 片选 | 低电平有效，选择屏幕 |
| RS | 寄存器选择 | 高电平表示数据，低电平表示命令 |
| RES | 复位 | 低电平有效，重启屏幕 |
| BLK | 背光控制 | 控制背光亮度或开关 |
| VCC | 电源 | 3.3V 或 5V |
| GND | 地 | 电源负极 |
五、其他常见屏幕类型
除了上面提到的，还有一些在嵌入式项目中常用的屏幕：
- 电容 / 电阻触摸屏：叠加在 TFT/OLED 屏上，实现触摸交互，引脚包含触摸检测信号和电源。
- 段码 LCD：专门显示数字和简单符号，如电子表、计算器，引脚包含段驱动和公共极。
- 柔性 OLED：可弯曲的 OLED 屏，用于可穿戴设备和折叠屏手机。
- Micro LED：新一代显示技术，自发光，亮度高、寿命长，目前主要用于大尺寸显示屏。
六、选型建议
| 需求 | 推荐类型 | 理由 |
|---|---|---|
| 显示文本 / 图标，省电 | I2C OLED 或 E-Ink | 功耗低，接线简单 |
| 彩色动态图形 | SPI TFT 或 彩色 OLED | 速度快，色彩丰富 |
| 成本敏感，显示数字 | 数码管或 TN LCD | 成本极低 |
| 户外低功耗静态显示 | E-Ink 电子墨水屏 | 断电保图，阳光下清晰 |
#include <SPI.h> // 定义引脚 #define CS_PIN 10 // 片选 #define DC_PIN 9 // 数据/命令 // 发送控制命令（DC低） void sendCommand(byte cmd) { digitalWrite(CS, LOW); // 1. 选中屏幕 digitalWrite(DC, LOW); // 2. 标记为命令 SPI.transfer(cmd); // 3. SPI库自动发8个SCK脉冲，同步MOSI传cmd digitalWrite(CS, HIGH); // 4. 结束通信 } // 发送数据（DC高，命令参数/像素数据都用这个） void sendData(byte data) { digitalWrite(CS, LOW); // 1. 选中屏幕 digitalWrite(DC, HIGH); // 2. 标记为数据 SPI.transfer(data); // 3. SPI库自动发8个SCK脉冲，同步MOSI传data digitalWrite(CS, HIGH); // 4. 结束通信 } void setup() { // 初始化引脚 pinMode(CS_PIN, OUTPUT); pinMode(DC_PIN, OUTPUT); SPI.begin(); // 初始化SPI（自动配置SCK=13、MOSI=11） SPI.setClockDivider(SPI_CLOCK_DIV4); // 设置SCK时钟频率（比如16MHz/4=4MHz） // 例子1：设置像素格式为RGB565 sendCommand(0x3A); // 发命令0x3A（设置像素格式） sendData(0x55); // 发参数0x55（RGB565） // 例子2：在(10,20)画绿色点（简化版，完整画点需先设坐标） sendCommand(0x2A); // 列地址设置命令 sendData(10); // 列坐标10 sendCommand(0x2B); // 行地址设置命令 sendData(20); // 行坐标20 sendCommand(0x2C); // 写像素数据命令 sendData(0x07); // 绿色高8位 0x07 sendData(0xE0); // 绿色低8位 0xE0 } void loop() { // 空循环 }