TFTLCD原理硬件介绍

介绍

TFT LCD（薄膜晶体管液晶显示器）是一种广泛使用的显示技术，它结合了薄膜晶体管（TFT）和液晶显示（LCD）技术。TFT LCD的主要特点是使用TFT矩阵来控制施加到每个像素的电压，从而实现高分辨率、亮度和颜色精度。TFT LCD由两块玻璃基板组成，中间夹有液晶层，其中一块基板上有TFT，另一块基板上有RGB彩色滤光片。这种结构使得TFT LCD能够“主动”单独控制屏幕上的每个像素，从而提高了响应时间。
TFT LCD的工作原理是利用薄膜晶体管控制屏幕上每个像素的显示。每个像素都由红色、绿色和蓝色子像素组成，每个子像素都有自己的TFT。这些TFT就像开关一样，控制向每个子像素发送多少电压。当背光和滤色器一起工作时，TFT屏幕可以显示各种颜色和亮度级别。由于LCD本身不发光，因此需要使用背光源，常见的是LED。
TFT LCD技术有多种类型，包括TN（扭曲向列）型、IPS（面内交换）型、MVA（多域垂直对齐）型和AFFS（高级边缘场开关）型。这些不同类型的TFT LCD技术在视角、色彩还原、响应时间等方面有所不同。例如，TN型TFT LCD具有较快的响应时间，但色彩还原性差和视角较窄；而IPS型TFT LCD则提供了更好的视角和色彩还原性，但生产成本较高。
总的来说，TFT LCD因其高分辨率、亮度和颜色精度而广泛应用于各种电子设备，如智能手机、笔记本电脑、电视和显示器。同时，它也有一些局限性，如较高的功耗和有限的视角。

TFTLCD（薄膜晶体管液晶显示器）总体结构

两块玻璃基板：TFT LCD由两块玻璃基板组成，它们之间夹有液晶层。这两块基板是显示器的主体结构。
薄膜晶体管（TFT）矩阵：位于一个玻璃基板上，每个像素都有一个对应的薄膜晶体管。这些晶体管作为开关，控制液晶层中每个像素的电压。
液晶层：位于两块玻璃基板之间，液晶分子在电场的作用下会旋转，从而控制光线通过的程度。
彩色滤光片：位于另一块玻璃基板上，分为红色、绿色和蓝色的子像素。这些子像素与TFT矩阵中的晶体管一一对应，共同决定了显示的颜色。
背光源：由于液晶本身不发光，TFT LCD需要背光源来照亮液晶层。常见的背光源有LED和冷阴极荧光灯（CCFL）。
偏振片：位于两块玻璃基板的内外两侧，用于控制光线进入和离开液晶层的方式。
电路板和驱动IC：用于控制TFT矩阵中的晶体管，以及调节液晶层的电压，从而控制屏幕显示的内容。

驱动IC结构（ILI9341）

源极驱动器（Source Driver）：源极驱动器负责为TFT矩阵的每个列提供图像数据信号。这些信号决定了每个像素的灰度级别。源极驱动器通常包含一个移位寄存器、一个存储器、一个数字到模拟转换器（DAC）和一些放大器。移位寄存器用于接收来自外部电路的图像数据，存储器用于暂存数据，DAC将数字信号转换为模拟电压，而放大器则用于驱动TFT。
栅极驱动器（Gate Driver）：栅极驱动器负责为TFT矩阵的每个行提供扫描信号。这些信号控制TFT的开关状态，从而决定哪一行的像素将被激活。栅极驱动器通常包含一个移位寄存器和一个放大器。移位寄存器用于接收扫描信号，而放大器则用于提供足够的电流来驱动TFT行。】
时序和控制逻辑：这部分负责生成和控制各种信号的时间序列，确保源极驱动器和栅极驱动器按照正确的顺序工作。它还负责处理与外部设备（如图形处理器）的通信。
电源管理：驱动IC通常还包括电源管理功能，用于调节和分配电源给不同的部分，以确保稳定和高效的运行。
接口电路：这部分负责与外部设备（如主处理器或显示控制器）的接口，接收图像数据和控制信号。

驱动过程

1. 逐行扫描：

TFT-LCD屏幕的显示是通过逐行扫描的方式进行的。栅极驱动器（Gate Driver）负责激活每一行，使其准备好接受数据。
2. 源极驱动器工作：

当一行被栅极驱动器激活时，源极驱动器（Source Driver）会同时向该行的所有列输出相应的电压信号。这些电压信号对应于该行上每个像素点的颜色和亮度信息。
3. 数据更新：

源极驱动器中的数据来自于ILI9341内部的GRAM（Graphics RAM），GRAM存储了整个屏幕的像素数据。当栅极驱动器选中某一行时，源极驱动器会根据GRAM中的数据，为该行的所有像素点提供正确的电压信号。
4. 一次性修改：

由于源极驱动器同时对一整行的所有列进行数据更新，因此可以说它是直接且一次性地对选中的行数据进行修改的。这个过程在每个显示周期中重复进行，以保持屏幕的持续显示。
5. 快速刷新：

由于TFT-LCD的刷新速率很快，人眼无法察觉到逐行扫描的过程，因此看到的画面是连续的。
总结来说，源极驱动器在TFT-LCD显示过程中是直接且一次性对选中的一行数据进行修改的，这是通过同时向该行的所有列输出电压信号来实现的。这种工作方式确保了屏幕能够快速且准确地显示图像内容。

原理图

TFTLCD为对外接口//内部引出的引脚

TFT2.8//2.8寸屏的内部芯片引脚

XPT2046 //电阻触摸屏

实物图

引脚介绍

VSS、VDD：电源引脚。VSS是逻辑电路的公共地，而VDD提供逻辑电路的电源电压。
GND：接地引脚。
RS、RST、CS、WR、RD：控制信号引脚。
1. RS（Read/Write Select）和RST（Reset）用于选择读写操作；
  1. RS引脚用于区分发送到LCD模块的数据是命令（指令）还是数据。
    1. 当RS引脚为低电平时（通常是0V），表示发送的是命令，LCD控制器会将其解释为控制命令，用于配置LCD模块的工作方式。
    2. 当RS引脚为高电平时（通常是VCC电压，如3.3V或5V），表示发送的是数据，LCD控制器会将其作为显示数据写入到内部的显示RAM中。
  2. RST (Reset): RST引脚是LCD模块的复位引脚。
    1. 当RST引脚被拉低时，LCD模块会执行硬复位，将内部的状态机、寄存器和其他逻辑恢复到初始状态。这通常在模块上电或需要重新初始化模块时使用。当RST引脚为高电平时，LCD模块正常工作。
2. CS（Chip Select）用于使能或禁用芯片；
  1. 当LCD_CS引脚被拉低（通常是0V）时，LCD模块被选中，可以接收来自主设备的命令和数据。当LCD_CS引脚被拉高（通常是VCC电压，如3.3V或5V）时，LCD模块被禁用，不会响应主设备的命令和数据
3. WR（Write Request）和RD（Read Request）分别表示写入和读取数据的请求。。
DB0-DB15：数据线引脚。这些引脚与A0-A15功能相同，但通常用于更高速的数据传输。
BL_CTRL、BL：背光控制和背光引脚。
1. BL_CTRL用于控制背光的开启和关闭，而BL连接到背光电源。
VCC3.3、GND：电源引脚。VCC3.3为内部电路提供3.3V的电源电压，而GND是该电源的公共地。
T_MISO、T_MOSI、T_PEN、T_CLK：SPI接口引脚。这些引脚用于与微控制器或其他设备进行串行通信。//触摸屏接口信号
1. T_MISO (Touch Master In Slave Out): 这是触摸屏控制器的数据输出引脚。当微控制器从触摸屏读取数据时，触摸屏通过这个引脚向微控制器发送数据。在SPI通信中，MISO引脚用于从从设备（在这种情况下是触摸屏控制器）向主设备（如微控制器）传输数据。
2. T_MOSI (Touch Master Out Slave In): 这是触摸屏控制器的数据输入引脚。当微控制器向触摸屏发送数据或命令时，它通过这个引脚发送。在SPI通信中，MOSI引脚用于从主设备向从设备传输数据。
3. T_PEN (Touch Pen): 这个引脚通常用于指示触摸屏是否被触摸。当用户触摸屏幕时，T_PEN引脚会发出信号（通常是低电平）以通知微控制器触摸屏活动。微控制器可以使用这个信号来触发触摸数据的读取。
4. T_CLK (Touch Clock): 这是触摸屏控制器的时钟信号引脚。在SPI通信中，时钟信号用于同步数据传输。T_CLK信号由微控制器提供，确保数据在正确的时刻在MISO和MOSI引脚之间传输。

触摸I2C的

SCL I2C时钟（输入）

SDA I2C数据接口（输入输出）

NC 空引脚（无线路连接）

INT 中断信号（有手触摸高电平输出//显示屏输出）

RST 复位

根据原理图为主（spi）

T_MISO (Touch Master In Slave Out): 这是触摸屏控制器的数据输出引脚。当微控制器从触摸屏读取数据时，触摸屏通过这个引脚向微控制器发送数据。在SPI通信中，MISO引脚用于从从设备（在这种情况下是触摸屏控制器）向主设备（如微控制器）传输数据。
T_MOSI (Touch Master Out Slave In): 这是触摸屏控制器的数据输入引脚。当微控制器向触摸屏发送数据或命令时，它通过这个引脚发送。在SPI通信中，MOSI引脚用于从主设备向从设备传输数据。
T_PEN (Touch Pen): 这个引脚通常用于指示触摸屏是否被触摸。当用户触摸屏幕时，T_PEN引脚会发出信号（通常是低电平）以通知微控制器触摸屏活动。微控制器可以使用这个信号来触发触摸数据的读取。
T_CLK (Touch Clock): 这是触摸屏控制器的时钟信号引脚。在SPI通信中，时钟信号用于同步数据传输。T_CLK信号由微控制器提供，确保数据在正确的时刻在MISO和MOSI引脚之间传输。

背光

BL 高点亮低熄灭

显示

RS（Read/Write Select）和RST（Reset）用于选择读写操作；
1. RS引脚用于区分发送到LCD模块的数据是命令（指令）还是数据。
  1. 当RS引脚为低电平时（通常是0V），表示发送的是命令，LCD控制器会将其解释为控制命令，用于配置LCD模块的工作方式。
  2. 当RS引脚为高电平时（通常是VCC电压，如3.3V或5V），表示发送的是数据，LCD控制器会将其作为显示数据写入到内部的显示RAM中。
2. RST (Reset): RST引脚是LCD模块的复位引脚。
  1. 当RST引脚被拉低时，LCD模块会执行硬复位，将内部的状态机、寄存器和其他逻辑恢复到初始状态。这通常在模块上电或需要重新初始化模块时使用。当RST引脚为高电平时，LCD模块正常工作。
CS（Chip Select）用于使能或禁用芯片；
1. 当LCD_CS引脚被拉低（通常是0V）时，LCD模块被选中，可以接收来自主设备的命令和数据。当LCD_CS引脚被拉高（通常是VCC电压，如3.3V或5V）时，LCD模块被禁用，不会响应主设备的命令和数据
WR（Write Request）和RD（Read Request）分别表示写入和读取数据的请求。