Was ist ein SPI-TFT-Display?
TFT-Displays mit SPI-Schnittstelle (Serial Peripheral Interface) sind eine besonders platzsparende und kosteneffiziente Lösung für Mikrocontroller-Projekte, bei denen Datenübertragungsgeschwindigkeit und einfache Verkabelung entscheidend sind. Im Gegensatz zu parallelen Schnittstellen benötigen SPI-Displays nur wenige Pins und sind daher ideal für Embedded Systeme, IoT-Geräte, Steuerungen oder DIY-Elektronikprojekte geeignet. Besonders beliebt sind TFT-Displays mit SPI, da sie eine hervorragende Leistung bieten.
Welche TFT-Displays gibt es mit SPI?
Es gibt eine Vielzahl kompakter TFT-Module mit SPI, vor allem in den Größen von 1,44 Zoll bis etwa 3,5 Zoll. Diese TFT-Displays mit SPI sind sehr vielseitig und finden in vielen Anwendungen Verwendung.
Die gängigsten SPI-TFTs bieten bis zu 480×320 Pixel Auflösung, vor allem bei 3,5-Zoll-Modulen. Höhere Auflösungen (z. B. 800×480 oder Full-HD) sind technisch über SPI nicht sinnvoll umsetzbar, da die Datenrate begrenzt ist. Für hochauflösende Displays sind daher parallele Schnittstellen wie RGB, LVDS oder MIPI-DSI üblich.
Wechsel von passivem LCD auf SPI-TFT – einfacher als gedacht
Viele ältere Geräte verwenden monochrome passive LCDs mit parallelem Interface. Wer auf ein Farbdisplay umsteigen will, steht oft vor der Frage: Welche Schnittstelle ist die richtige?
Warum SPI der einfachere Umstieg ist:
- SPI benötigt nur wenige Pins – ideal bei limitierten Mikrocontroller-Ressourcen
- Einfachere Softwareanbindung durch fertige Bibliotheken
- Kein komplexes Timing- oder Pixel-Clock-Signal wie bei RGB-Displays nötig
- Geringere EMV-Probleme im Vergleich zu parallelen Hochgeschwindigkeits-Interfaces
- SPI-TFT-Module sind oft steckfertig verfügbar – ideal für schnelle Umstellungen oder Tests
Fazit: Ein SPI-TFT ist oft der schnellere, einfachere Ersatz für ein altes LCD, ohne aufwändige Hardwareänderungen.
Worauf muss man achten?
Es gibt beim Einsatz von SPI-TFTs einige wichtige Aspekte, die bei der Auswahl und Implementierung beachtet werden sollten:
1. SPI-Taktfrequenz
Nicht jedes Display verträgt hohe Taktraten. Manche Module sind auf 4–8 MHz limitiert, andere unterstützen bis zu 40 MHz. Die Kompatibilität mit dem Mikrocontroller sollte geprüft werden.
2. Displaycontroller
Controller wie ILI9341, ST7735 oder HX8357 unterscheiden sich in Initialisierung, Farbtiefe und Kommandos. Die richtige Bibliothek ist entscheidend.
3. Touchscreen-Unterstützung
Viele SPI-Displays verfügen über einen separaten Touch-Controller (z. B. XPT2046), der ebenfalls über SPI oder I²C angesteuert wird. Hier ist die Pinbelegung besonders wichtig.
4. Spannungspegel
Einige Module benötigen 3,3 V Logikpegel, während andere 5 V tolerant sind. Neuere Treiber tendieren inzwischen eher zu kleineren Spannungen von 1,8V mit 3,3 max.
Level-Shifting oder passende Konverter sind ggf. erforderlich.
5. Bildwiederholungsrate
Bei TFT mit höherer Auflösung ist die Bildwiederholrate niedrig (Beispiel 10 MHz Taktfrequenz , TFT mit 16bit farbtiefe und 320×240 Pixel 10000000 / (320*240*16) = 8,1 Bilder pro Sekunde ) ist auf Tearing* zu achten (Unterdrückung z.B. durch Nutzung TE-Signal).
Auch Animationen sind nicht so gut realisierbar. Acht Bilder pro Sekunde reichen für eine flüssige Animation nicht aus, hier empfehlen wir eher 15. Um dies zu erreichen, muss die Bildrate erhöht werden, wofür ggf. die Taktrate erhöht werden muss (siehe Punkt1). Eine mögliche Lösung hierfür kann der Einsatz von QSPI sein (QSPI fähiger Treiber oder Mikrocontroller notwendig).
* Tearing bei SPI-TFT-Displays entsteht, wenn der Bildspeicher des Displays während der Bilddarstellung (z. B. bei Refresh oder Scrolling) aktualisiert wird. Dabei wird ein Teil des alten und ein Teil des neuen Bildes gleichzeitig angezeigt.
5. Kabellänge
SPI ist nicht für große Distanzen gedacht. Ab etwa 30–50 cm kann es zu Signalstörungen kommen, weshalb geschirmte Leitungen oder Twisted Pair zu empfehlen sind.
Fazit: Wann lohnt sich ein SPI-TFT?
TFT-Displays mit SPI sind ideal für kleinformatige Anzeigeanwendungen, bei denen:
- Platz und Pins begrenzt sind
- keine hohen Bildwiederholraten erforderlich sind
- günstige, robuste Lösungen gefragt sind
- von einem passiven LCD auf eine kostengünstige TFT-Alternative gewechselt werden soll
Sie bieten einen einfachen Einstieg in die TFT-Technologie. Wer von passiven LCDs umsteigt, findet in SPI-TFTs eine besonders unkomplizierte Lösung.
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