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屏幕接口与带宽估算

主控(MCU / GPU)要把一帧帧像素数据送到屏驱 IC。不同接口就是不同的「数据管道」:管道越粗、跑得越快,能撑的分辨率与刷新率就越高。这一篇讲清常见接口和带宽怎么算。

一、常见接口一览

1. RGB 并行(RGB TTL / MCU 8080)

  • 并行总线:R/G/B 各数据线 + 行同步 HSYNC + 场同步 VSYNC + 像素时钟 PCLK,一起并排走线。
  • 简单、MCU 友好,但引脚多(24 位色就要 ~28 根线)、走线易受干扰、传输距离短。
  • 适合小屏(< 7")、MCU 直驱;常说的「RGB565 屏」多半走这种接口。

2. MIPI DSI

  • 手机 / 平板标配。串行差分(1~4 条 lane),引脚少、速率高、省电。
  • 自带协议层(命令模式 / 视频模式),物理层用 D-PHY。

3. LVDS

  • 老式笔记本、工控屏常用。低压差分串行,抗干扰强、传输距离远。
  • 用一对或两对差分线传整帧数据。

4. eDP(Embedded DisplayPort)

  • 笔记本内置屏主流。基于 DisplayPort,串行、带宽高,轻松吃下高分辨率高刷。

5. HDMI / DisplayPort

  • 对外视频输出接口(接显示器/电视),不是「屏内」接口,但常被拿来对比带宽。

二、带宽怎么算

核心公式:

\[ \text{带宽} \approx \text{像素数} \times \text{色深(bpp)} \times \text{刷新率(Hz)} \times (1 + \text{消隐比}) \]

消隐(blanking):每行、每帧之间都有回扫空隙(HSYNC/VSYNC 期间不传有效像素),约占 20%~30%,所以整体再乘 1.2 ~ 1.3

示例:1080p(1920×1080)、RGB888(24 bpp)、60 Hz

  • 像素数 = 2,073,600
  • 裸带宽 = 2,073,600 × 24 × 60 ≈ 2.99 Gbit/s ≈ 373 MB/s
  • 含消隐(×1.25)≈ 3.74 Gbit/s

同样分辨率同样刷新率,换成 16 bpp(RGB565)就只有约 249 MB/s——这就是为什么嵌入式爱用 RGB565(详见屏幕色彩格式与色深)。

三、接口带宽对照(大致上限)

接口 典型带宽 常用场景
RGB TTL < 1 Gbit/s MCU 小屏
MCU 8080 很低 很低分辨率
LVDS ~3–7 Gbit/s 工控 / 老笔记本
MIPI DSI(4 lane) ~10+ Gbit/s 手机 / 平板
eDP 1.4 ~25.9 Gbit/s 笔记本高刷
HDMI 2.0 / 2.1 18 / 48 Gbit/s 外接显示器

四、选型速记

  • MCU + 小屏 → RGB 并行 或 SPI
  • 手机 / 便携 → MIPI DSI
  • 笔记本内置 → eDP
  • 工控长距离 → LVDS
  • 对外输出 → HDMI / DP

想验证某块屏能不能跑满目标分辨率,用上面的公式算出的带宽,必须 ≤ 接口上限。分辨率/刷新率/PPI 之间的关系,见分辨率、刷新率与像素密度(PPI)