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LCD显示屏硬件接口选型：并口与串口，到底怎么选？

你有没有遇到过这样的场景？项目做到一半，突然发现MCU的GPIO不够用了——原本计划用并行接口驱动一块TFT屏，结果一数引脚，差了七八个。最后只能临时换方案，改用SPI串口屏，虽然省了引脚，但刷新率却“卡成PPT”，用户抱怨界面响应迟钝。

又或者相反：为了追求流畅动画，你大手一挥上了16位并口+FSMC，结果PCB布线时被等长走线折磨得死去活来，还因为信号完整性问题反复返工，成本飙升。

这背后，其实都指向一个看似基础、实则关键的设计决策——LCD显示屏该用并口还是串口？

别小看这个问题。它不只是“多几根线”那么简单，而是牵一发而动全身：影响MCU选型、PCB布局、系统性能、功耗、成本，甚至决定产品能不能按时量产。

今天我们就来彻底讲清楚：并口和串口的本质差异是什么？各自的极限在哪里？在真实项目中该如何取舍？

并口：快是真快，代价也不小

我们先从“老派但能打”的并行接口说起。

它是怎么工作的？

你可以把并口想象成一条8车道或16车道的高速公路。每次传输，数据总线上的D0~D7（或D0~D15）同时发力，一个时钟周期就能送出去一个字节甚至一个字。配合WR（写使能）、RS（命令/数据选择）、CS（片选）这些控制信号，主控芯片可以直接像操作内存一样往屏幕“写数据”。

最常见的两种时序是8080模式和6800模式，前者由Intel定义，后者来自Motorola。现在绝大多数LCD模块都支持8080时序。

典型信号线包括：
- 数据线：8或16根
- 控制线：CS、WR、RD、RS、RST —— 加起来轻松突破15个GPIO

为什么它快？

很简单，并行传输天然带宽高。假设你的并口时钟频率是10MHz，8位模式下理论带宽就是10MB/s。如果是16位+20MHz，轻松干到40MB/s以上。

这意味着什么？
以一块320×240分辨率、RGB565格式（2字节/像素）的屏幕为例：

单帧数据量 = 320 × 240 × 2 = 153.6 KB 若带宽为10MB/s → 刷新一帧仅需约15ms → 理论帧率可达60fps

这对图形界面、动画、实时波形显示来说太重要了。按钮点击后画面立即响应，滑动菜单丝滑不拖影——用户体验直接拉满。

实际怎么驱动？

如果你用的是STM32F4/F7这类带FSMC（Flexible Static Memory Controller）的芯片，那简直是天作之合。FSMC可以把LCD当成一片外部SRAM来访问，你只需要往某个地址写数据，硬件自动完成时序输出。

没有FSMC怎么办？也能做。比如用普通GPIO模拟8080时序：

void LCD_WriteData(uint8_t data) { // 设置数据端口输出 LCD_DATA_PORT->ODR = (LCD_DATA_PORT->ODR & 0xFF00) | data; // 拉低WR，产生写脉冲 LCD_CTRL_PORT->BRR = WR_PIN; // WR = 0 __NOP(); __NOP(); // 微小延时满足建立时间 LCD_CTRL_PORT->BSRR = WR_PIN; // WR = 1 }

这段代码看着简单，但在高频刷屏时会严重占用CPU。每写一个字节都要执行好几条指令，如果全靠软件模拟，别说60fps，连30fps都难维持。

所以强烈建议：只要资源允许，优先使用FSMC或EPI这类硬件外设驱动并口屏。否则不仅效率低，还容易因中断打断导致时序错乱。

🔧 调试贴士：
用示波器抓WR和数据线，观察是否满足LCD手册中的t_WC（写周期）、t_WP（脉冲宽度）等参数。很多“花屏”、“乱码”问题，根源都在时序不达标。

串口：慢是慢了点，但真的很省事

如果说并口是“性能猛兽”，那串口就是“节能达人”。它的代表选手是SPI，尤其是四线制SPI（SCLK、MOSI、CS、DC），在小尺寸TFT和OLED屏中几乎成了标配。

它是怎么工作的？

SPI是串行通信，一次只能传1位。发送一个字节需要8个时钟周期。虽然现代MCU的SPI可以跑到30~50MHz，但实际有效带宽仍然远低于同级别的并口。

比如同样是10MHz时钟：
- 并口：每秒传10M字节
- SPI：每秒最多传1.25M字节（还要扣除命令开销）

更麻烦的是，SPI本身不分“命令”和“数据”。为了让LCD知道当前传的是啥，厂商通常额外引出一个DC引脚（Data/Command），靠它来切换模式。

典型流程如下：
1. 拉低CS
2. 设置DC=0，发送命令
3. 设置DC=1，发送数据
4. 拉高CS

每次切换都要重新片选，频繁的小包传输让效率雪上加霜。

那它有什么好处？

答案就两个字：省资源。

一套SPI接口只需4个引脚：
- SCLK：时钟
- MOSI：数据输出
- CS：片选
- DC：命令/数据标志

有些模块甚至支持三线SPI（复用MOSI传DC），进一步压缩到3个GPIO。

这意味着什么？
你可以用一颗QFN20封装的MCU（只有十几个可用IO），照样点亮一块彩色TFT屏。对于可穿戴设备、传感器节点、蓝牙耳机状态屏这类极致小型化的产品，这是刚需。

而且PCB布线也轻松多了。不用考虑16条数据线等长匹配，不怕串扰，走线随便拐弯都不怕，设计周期大大缩短。

如何提升性能？

当然，没人愿意忍受“刷个屏要半秒”的体验。工程师们也想了很多办法来弥补SPI的速度短板：

✅ 使用DMA

不要让CPU一个个字节去喂SPI。启用DMA后，你只要告诉它：“把这一帧图像从内存搬过去”，剩下的交给硬件自动完成。期间CPU可以处理其他任务，效率翻倍。

✅ 局部刷新

别动不动就全屏重绘。比如只改了一个数字、弹了个提示框，那就只更新那一小块区域。通过Set Column Address和Set Page Address命令精确指定范围，减少无效传输。

✅ 缓存常用图形

把图标、字体、背景图预加载到内部RAM或外部Flash中，需要时直接调用，避免重复发送。

✅ 启用压缩协议（部分高端模块支持）

少数SPI LCD支持简单的RLE压缩或自定义协议，能在一定程度上提高有效吞吐量。

举个例子，下面是使用HAL库通过SPI写像素的典型代码：

void LCD_DrawPixel(uint16_t x, uint16_t y, uint16_t color) { LCD_WriteCommand(0x2A); // Set Column SPI_SendByte(x >> 8); SPI_SendByte(x & 0xFF); SPI_SendByte(x >> 8); SPI_SendByte(x & 0xFF); LCD_WriteCommand(0x2B); // Set Page SPI_SendByte(y >> 8); SPI_SendByte(y & 0xFF); SPI_SendByte(y >> 8); SPI_SendByte(y & 0xFF); LCD_WriteCommand(0x2C); // Write Memory Start SPI_SendBuffer((uint8_t*)&color, 2); // RGB565 }

看起来没问题，但如果每一帧都这么调用几百次，系统肯定扛不住。必须结合DMA和批量传输优化。

🔧 调试贴士：
高速SPI对PCB走线敏感。尽量缩短SCLK和MOSI长度，避免锐角走线，必要时串联22Ω电阻抑制反射。可以用逻辑分析仪抓SPI帧，确认是否有丢包或误码。

并口 vs 串口：一场关于权衡的艺术

我们不妨把两者的核心指标摆出来，直接对比：

看到没？这不是谁优谁劣的问题，而是适不适合的问题。

实战选型指南：什么时候该用哪种？

我总结了几条来自一线项目的“血泪经验”，帮你快速判断：

✅ 推荐使用并口的情况：

• 分辨率 ≥ 320×240，且目标帧率 > 20fps
• 显示内容动态变化频繁（如动画、视频、实时图表）
• MCU有FSMC/EPI外设，且GPIO充足（≥16个可用）
• 产品定位中高端，对交互体验要求高
• 允许使用LQFP100及以上封装的MCU

👉 典型应用：工业控制面板、车载显示、医疗监护仪、POS机

✅ 推荐使用串口的情况：

• 屏幕尺寸 ≤ 2.4英寸，分辨率较低（如128×160、240×240）
• 显示内容静态或半静态（菜单、状态栏、数值显示）
• MCU引脚紧张（≤20个可用IO），或是小封装（QFN、WLCSP）
• 产品强调小型化、低功耗、低成本
• 开发周期短，希望快速原型验证

👉 典型应用：智能手表、温湿度传感器、蓝牙音箱状态屏、充电宝电量显示

🚀 进阶玩法：混合策略

有些高端LCD模块其实提供了双接口选项——既支持并口也支持SPI。这时候你可以玩点高级操作：

• 初始化用SPI：节省启动阶段的引脚占用
• 显存更新用并口：进入正常工作后切换到高速模式

或者更极端一点：
-命令通道走SPI（省引脚）
-数据通道走并口（保速度）

当然，这种方案对驱动程序要求更高，需要精细的状态管理。

写在最后：没有最好的技术，只有最合适的选择

回到最初的问题：LCD该用并口还是串口？

答案从来不是非黑即白。

并口快，但它吃引脚、吃资源、吃PCB设计精力；
串口省事，但它慢，限制了你能做的交互体验。

真正优秀的工程师，不会执着于“炫技式堆料”，而是懂得在性能、成本、体积、开发效率之间找平衡。

下次当你面对一块新屏幕时，不妨先问自己几个问题：
- 用户真的需要60fps的动画吗？
- 这个MCU还有没有多余的IO？
- 我们的PCB能搞定16条等长线吗？
- 产品最终售价能不能承受多加一块FSMC芯片？

搞清楚这些，答案自然浮现。

毕竟，在工程世界里，最合适的，才是最好的。

如果你正在为某个具体项目纠结接口选型，欢迎在评论区留言交流，我们可以一起讨论最优解。