显示屏
目前的趋势是产品越来越丰富，用户体验增强，嵌入新的更大的显示屏，而老式的分段式显示屏正在被各种显示屏取代。
本章将重点在介绍嵌入式GUI产品时选择合适的显示屏应考虑的一些注意事项。
显示屏的不同类型
Note
显示屏示例
由于每种显示屏的关键因素不同，选择合适的显示技术可能并不那么容易。 下面一章将详细介绍不同技术，也许能帮助您找到正确的方向。
每一种显示屏都包含像素行和像素列（它们的驱动方式可能不同），都具有内部和/或外部显示控制器和帧缓冲RAM。 与其他技术相比，有些技术需要频繁地更新每个像素，而这种技术只在GUI中发生变化时才更新，因此并没有必要更新每个像素。
目前有大量不同的显示技术。 下面将介绍一些最常用的显示技术。
LCD-TFT
TFT是指薄膜晶体管，是LCD显示屏的一种变型，采用有源矩阵。 LCD-TFT有各种不同的分辨率、尺寸、接口和价格区间等，被广泛应用在嵌入式产品中。
TFT-LCD的一些变型包括TN和IPS面板。 IPS TFT-LCD的例子有STM32F769 DISCO板和STM32H747 DISCO板，二者都搭配800*480 MIPI-DSI TFT IPS LCD显示屏。 TFT-LCD TN显示屏的例子有STM32F746G DISCO板和STM32H7B3I-DK板。 两种技术带来不同画质，有些差异可能来源于颜色呈现和视角，IPS面板通常是最好的。
LCD-TFT图层示例
MIP
MIP表示像素存储，它使用的像素技术只在屏幕图像发生变化时才需要电源/数据。 MIP显示屏是一种低功耗显示屏，功耗小于全彩GUI。
ePaper/eInk
eInk显示屏是低彩显示屏，它是低功耗、宽视角和易读型应用的理想选择。 TouchGFX Implementer SDATAWAY demonstrates an eInk display running an TouchGFX application on a STM32F412 here: https://www.st.com/resource/en/brochure/BRSTM32TGFX0721_web.pdf
E-Ink
显示屏接口总览
The display is connected to the MCU through a variety of interfaces. TouchGFX is compatible with any display interface, and STM32 microcontrollers support a broad spectrum of options, including Motorola 6800, Intel 8080, SPI, RGB-TFT, and MIPI-DSI interfaces. These display interfaces vary based on multiple parameters, and the table below offers a basic overview of each.
| 接口 | # of data pins** | Maximum recommended resolution* | Advantages | 缺点 |
|---|---|---|---|---|
| SPI | 2 | 480*272 | Simple hardware interface | Relatively low bandwidth |
| 并行8080/6800 (FMC) | 8/16 | 480*320 | Simple hardware interface, faster than SPI | High pin count, bandwidth lower than RGB-TFT |
| RGB-TFT (LTDC) | 8/18/24 | 1280*800 | 高性能，低成本 | High pin count, parallel communication can cause EMC issues -> limited cable length, can require higher clock frequency |
| MIPI-DSI [Command mode] (LTDC) | 4/10 | 800*480 | High performance, low pin count | Complex protocols and drivers, requires more GRAM to support heigher resolutions |
| MIPI-DSI [Video mode] (LTDC) | 4/10 | 1280*800 | High performance, low pin count, similar to RGB-TFT | Complex protocols and drivers, requires higher clock frequency |
| LVDS | - | 1366*768 | Low EMC issues -> supporting longer cables, high speed | A bridge is required for interfacing with a LVDS display |
- * These are the display resolutions recommended for TouchGFX to achieve the intended performance
- ** Additional pins might be needed for clock signal, touch functionality, power, controls signals, etc.
For more specific details about the LCD-TFT display controller (LTDC), you can refer to this document.
亮度和背光
亮度单位通常使用堪德拉每平米。 亮度是显示屏最耗电的部分。 在阳光下，显示屏需要约600 cd/M2的亮度。 更高的亮度通常会使温度上升，从而缩短LED的使用寿命。
观看位置和颜色反转
在将显示屏嵌入产品时，必须预见并了解用户可能处于的观看位置。 一些显示屏在从特定位置观看时，可能发生颜色反转。 这意味着，想要将显示屏安装在合适位置，并使用户能够在操作和体验GUI的同时还能看到画面设计师设计的正确颜色，并没有那么容易。
TN面板可能发生颜色反转。 添加一层SWV膜有助于增大视角。
从不同观看位置看到的颜色
显示屏使用寿命
使用寿命的定义是显示屏在25℃条件下降至一半亮度所经历的时间。 如果产品的生命周期长，则必须考虑此参数。
像素密度
像素密度定义了每英寸或平方英寸显示的像素数。 可根据最终用户、环境和设计需求等因素选择合适的像素密度。 Putting this into perspective, a high-end mobile phone runs a 6.1” 2340x1080 with a pixel density per square inch of 178.500, while a commonly used 5” TFT display running 800x480 has 34.816 Pixels per square inch.
低、中、高像素密度
一些标准分辨率、显示屏尺寸和像素密度是用每平方英寸像素数(PPI2) 来衡量的：
| QVGA 320*240 | 2.4” (27,777 PPI2) | 3.5” (13,061 PPI2) |
| WQVGA 480*272 | 4,3” (16,462 PPI2) | 5” (12,175 PPI2) |
| HVGA 480*320 | 3.5” (27,167 PPI2) | |
| VGA 640*480 | 5,7” (19,698 PPI2) | 6.4 (15,625 PPI2) |
| WVGA 800*480 | 4” (54,400 PPI2) | 5” (34,816 PPI2) |
| WSVGA 1024*600 | 7” (28,746 PPI2) | 10,1” (13,808 PPI2) |
就某些应用而言，除非观看时与显示屏之间的距离非常近，否则，可能难以看出任何差异。 Examples of pixels densities are: STM32F476DISCO with 16.462 PPI2 and STM32F769DISCO with 54.400 PPI2.
某些情况下，上述示例中的不同像素密度可能会影响动态色域和抗锯齿效果：
动态色域
动态色域是指两种对比色（如黑色和白色）之比。 在上面的示例中，蓝色和白色包含不同层次的白色和蓝色。 图像左侧的像素密度较低，而图像右侧为了显示所有颜色，包含的像素更多，因此不同颜色与边缘之间的过渡更平滑。
抗锯齿
当像素密度过低时，可能产生阶梯效应。 在应用中使用抗锯齿技术可使图像中的这些阶梯边缘变得平滑。 可以看到，前两个蓝色圆圈显示出阶梯效应，这是因为像素密度不允许显示屏显示足够多的像素，以致没有足够高的色域来实现足够高的反锯齿效果。
抗锯齿
环境
在决定使用哪种显示屏时，必须考虑环境因素。 回答以下问题：
- 是否显示屏受到阳光直射？
- 是否用在需要抗冲击的恶劣环境下？
- 是否操作员会戴手套操作？
- 是否需要防止恶意破坏？
- 是否只通过物理按钮操作？
回答这些问题将有助于您更好地理解要选择哪种触控技术，甚至是否需要触控。
Note
触控/非触控显示屏
目前市场上有不同的触控技术，例如：电阻式、电容式（表面、投影）、SAW(表面声波式)触控和红外触控。 本节将只介绍其中的某些技术：
电容式触控
这是最流行的触控技术之一。 它有两种感应技术：
- 自容式用于单指触控
- 互电容式允许多指触控，但暴露在水/潮湿环境中时会面临困难（TouchGFX不支持多指触控）。
大多数STM32 探索板使用电容式触控，如STM32H7B3I 探索板、STM32H750 探索板和STM32F746G 探索板。
电阻式触控
电阻式触控是一种通过机械压力激活的简单技术，只需要ADC或简单的触摸控制器。 由于技术成熟，价格通常较低。 加强了表面的防刮擦和防撕裂保护，但防止恶意破坏的能力较差。 此外，在阳光下的可读性较低。 STM32F429 DISCO板使用电阻式触控，提供可用的TouchGFX应用示例。
非触控
一般情况下，如果通过按钮控制GUI，只需显示图像/视频，而如果通过另一个设备进行外部控制，是否为产品添加触控功能甚至都无关紧要。 不为显示屏增加触控层可以降低显示屏价格。
具有RAM的显示屏
采用Motorla 6800、Intel 8080、SPI或MIPI-DSI接口的显示屏通常内置RAM（GRAM），其大小为1个完整的帧缓冲。 这些类型的显示屏可通过SPI、FMC或DSI主机（LTDC）连接到MCU。 显示屏RAM需要另一个外部RAM（帧缓冲），它可以位于MCU中或外部RAM中。
MIPI-DSI显示屏
在某些情况下，不需要外部RAM（MCU以外）来存储帧缓冲，因此使用MCU中可用的内部RAM。 如果MCU RAM小于1个完整的帧缓冲，则可以使用TouchGFX部分帧缓冲特性，这样可使帧缓冲的空间占用量维持在极低水平。
Further reading
SPI 显示屏
非正方形像素/像素宽高比
最常见的像素形状是正方形，但某些显示屏使用非正方形像素。 像素宽高比是像素宽度与像素高度之比。 因此，像素宽度和高度均为100的正方形像素的宽高比为1/1。 非正方形像素则有不同的像素宽高比。 如果画面设计师不考虑这一点，则显示的位图可能被拉伸，如下图所示。
被拉伸的位图
盖板玻璃
由于显示屏是嵌入式图形用户界面产品的表层，增加盖板玻璃可以改善外观和触感。 盖板玻璃可以改善设计效果、抗刮擦性、抗冲击性和颜色等。