串口屏的工作原理及应用领域

  串口和并口是对立的两种概念，就像单车道和多车道一样。串口通讯是将每一个字节的数据以按位的形式传输给数据线的另一端。而并口顾名思义是并列的传输数据到接收端，但并不是同时运行多个串口协议，事实上串口的数据传输在逻辑上要复杂的多。并口和串口是截然不同的传输方式，一般对数字电路来讲，一段全彩800*480即时图像如果达到30fps以上，那么数据传送是必须要采用并口通讯的，串口通讯的数据载量不能够比拟并口，例如倒车影像的应用。一般来讲单色串口屏的设计会采用IIC或TTL，而彩色串口屏可能采用的接口会事非常的多样化，依据情况的不同可能采用定制化接口。

  那为什么不用并口来取代所有的串口呢?其中一个原因是并口的费用更高，但这不是根本原因，在数字电路里面只有两种电平逻辑就是1和0 且只能为直流电，这就对远距离传输制造了困难，直流电信号在传输过程中衰减更快，需要信号的补偿。如果是并口的话对信号的补偿就会更加的昂贵。

  那是不是并口设备就一定更好呢?其实是要看应用的领域而定。并口屏能处理速度很快的图像变化，及同步运行设备，例如ARM, Cortex,和x86之类的。

  但是如果设计成本较低或者应用最简单那么就可完全考虑串口屏，因为即便你使用了并口设备但是单片机处理速度不及时，或者内存不够大同样还是会造成非常不好的使用体验。串口传输速度的提升可以从处理器主频和晶振等多个方向入手，我们都知道串口通讯中*重要的一个因素之一就是波特率，波特率是分辨逻辑电压的时间单位也会影响控制时序的波长。如果一味追求更快的波特率是会造成误码率的提升的，所以要加快主频的速度，主频会影响机器时钟的个数，而晶振也是另外一个重要的因素。那是不是提高串口数据传输载量必然导致费用的提升呢?

  其实现在的虚拟串口设备很丰富，像是USB总线就可以将电脑摄像头的即时影像发送给我们的主机。

  串口通常包括至少两根信号线，作为像是UART需要两根总线，一根是TXD发送数据线和一根RXD接收数据线。IIC同样也是两条数据线SDA数据线和SCL数据时钟数据线。

  例如一个十六位进制数0xf0 转换成二进制后为1111 0000，左边为高位，右边为低位。串口通讯会以按位从低到高或从高到低的形式发出，根据协议的不同形式也不同，那么不同的协议是不能互相通讯的。

  另外接口的电平基准不一样也是不能通讯的，如果是RS232接口的逻辑电平会是-15v到+15v，而TTL电平则是0v到5v，TTL是标准单片机电平，若需要和RS232接口相接需要一个MAX232芯片作电平转换。

  就像上面讲的串口设备无法承载并口设备的数据量，所以显示的图片内容和程序大多是已经写好烧入在模块的存储器中的，而并非是控制单片机的EEPROM里。

  然后单片机将指令集发送给串口设备做调度，例如将固定文字的内容变换、将隐藏图层显示、移动某控件坐标以及调整背光电源。

  像是的工业串口屏其二点好处是TFT的模组具备了一套非常完善的图形运行环境，所有的显示内容只需要调度指令就可以由模块自己进行运算完成，而不需要MCU将显示内容数据逐帧发送给屏幕。这就可接受更多的设计的具体方案，无论是低功耗MCU还是优异ARM都可以上乘兼容。对于像51单片机这种简单单片机，它的工作就化繁为简，只需要对外部设备的中断进行响应然后发送指令给TFT模组，之后的事情就不需要MCU再去关心。

  其实很多人认为串口屏数据传输慢不能够满足很多变量的反复赋值，例如具有多台设备的工厂的总控屏。其实若能将项目的显示要求理解透彻是不难发现捷径和优化代码的处理。尽量少的申请全局变量，多做结论性的代码片段。如果是同样的操作规则一定能有办法在同一个场景内制作，由此减少代码区的浪费。精简的算法不一定人人都可以写出来，但写出一段深思熟虑适合的代码却不难。

  作为一名触屏人机界面的研发人员，需要彻底理解透彻客户的操作顺序、逻辑和响应顺序等等。如果界面过于复杂可以将一定会同时出现的两个控件变为一个控件，或者要在同一个函数内一起处理。要做树状的结构封装，不要做星状的程序结构。这里推荐一款软件叫做Mindjet MindManager。这款软件在制作逻辑结构上是非常有帮助的，我们的实现内容可以在设计时候用软件画出抽象结构，再按照一个个接口实现显示内容。通过制作出来的这幅图，可以很清楚的表达出来自己的API接口给你的客户。不仅这样还能帮助修缮和优化后续的代码。

  串口显示设备的应用是十分普遍的，无论是单色还是彩色，是点阵形式还是段码形式。从工厂到每家每户都能够找到这些显示设备。彩色较多会用在医疗器械和消费类电子科技类产品较多，其中也包括一些勘探设备和手持仪器。目前为止还在使用段码LED或LCD读数的方式解析模拟信号源的应用已经很少了。将来串口显示器会在更多工业级开关、检测、控制产品、医疗美容产品、公共安全和智能家居等产品中应用。