LCD工控液晶屏幕带gram和不带区别有哪些？

在嵌入式产品里，只要涉及显示界面，工程师都会面对一个最基础却最关键的问题：

液晶屏到底是带GRAM，还是不带GRAM？

表面看似只是“有没有显存”的差异，但在底层硬件架构中，这两类屏的区别远不止这么简单。它决定了：

1·MCU能不能跑得动
2·刷新是否稳定
3·显示是否会闪烁
4·运行是否容易受电磁干扰
5·系统成本到底高低
6·工控/医疗/车载设备是否满足安全标准
7·整个HMI的可靠性等级

对于从事工控、医疗、车载、军工、能源设备开发的人来说，“带GRAMvs不带GRAM”的选择甚至会直接决定整机能否上市。

在项目评审会议中，你可能听过这些抱怨：

「为什么我的屏幕老是闪？」
「为什么MCU一忙，画面就开始乱？」
「为什么带USB、CAN后屏幕一下子卡了？」
「为什么TFT的SPI接口刷不满屏？」
「为什么RGB裸屏EMC一测就挂？」

95%的原因，都与有没有GRAM有关。

为了彻底理解这件事，我们必须从底层原理开始讲起。

GRAM的底层原理：显存、帧缓存与“像素保持电压”

GRAM是什么？

GRAM，本质是液晶屏内部的帧缓存。

它的作用是：

1·存储一帧完整的图像数据
2·保持每个像素的电压
3·让屏幕自主完成刷新
4·避免MCU实时输出行场时序

换句话说：

带GRAM的屏幕有“记忆”

不带GRAM的屏幕不具备记忆能力

不带GRAM的屏如果MCU停止时序输出，画面会“瞬间消失”。

为什么液晶屏一定要“保持电压”？

每个液晶像素相当于一个小电容，其显示灰阶依赖于：

1·Vcom（公共电压）
2·TFT晶体管导通时的采样电压
3·像素保持电压
4·像素电荷泄放RC曲线

如果没有GRAM负责保持像素电压，像素会在几毫秒内衰减导致画面消失。

因此，不带GRAM的屏幕要求MCU或FPGA：

1·实时提供行时钟（DOTCLK）
2·行同步信号（HSYNC）
3·场同步信号（VSYNC）
4·DE（DataEnable）
5·RGB数据

也就是说：无GRAM屏幕完全依赖外部时序维持画面，而GRAM屏幕可完全独立维持。

带GRAM屏vs不带GRAM屏的底层结构差异

带GRAM屏

内部结构包含：

1·LCDPanel
2·DriverIC（source/gate驱动）
3·GRAM（显存）
4·TCON时序控制器
5·刷新引擎（RefreshEngine）
6·Gamma校正
7·Dithering/色彩补偿
8·LVGL/GUI兼容控制逻辑（一部分IC提供）

真正负责刷新的是屏幕内部的TCON，与MCU无关。

1·MCU→写入GRAM→结束

2·屏幕→自己刷新→稳定显示

不带GRAM的屏（RGB裸屏/MCU直驱屏）

内部结构只有：

1·LCDPanel
2·DriverIC

（可能有简单的LSHIFT/Gate驱动，但无显存）没有TCON刷新引擎，没有帧缓存，没有任意“像素保持机制”

由MCU/FPGA完成：

1·时序生成
2·帧缓存管理
3·刷新逻辑
4·电平匹配
5·电荷保持
6·Gamma校正

这类屏的典型代表：

RGB24bit（并行）TFT裸屏

例如：LT070ME05000、AT080TN52、KD050HVetc。

显示刷新机制对比：到底谁在撑住屏幕？

带GRAM屏幕的刷新逻辑

（屏幕自持刷新）

简化版本流程：

MCU写1次帧数据到GRAM→GRAM缓存像素→TCON读取GRAM→TCON驱动Source/Gate→保持输出像素电压→60Hz自动刷新

特点：

1·MCU写完数据就结束了
2·即使MCU卡死，画面仍保持完整
3·工控/医疗设备要求的“无闪烁”由屏幕自己保证

不带GRAM屏幕的刷新逻辑

（MCU必须不停输出）

流程图：

MCU生成RGB数据、MCU输出DOTCLK（33MHz等）、MCU输出HSYNC/VSYNC、MCU输出DE→LCD直接采样像素→无缓存→不停刷新

MCU稍微卡一下：画面立刻花/闪/黑。

比如：项目里看到的“偶发黑屏”“随机横纹”，80%都是因为MCU时序抖动造成。

接口差异：哪些接口必须依赖GRAM？哪些不需要？

带GRAM常见接口

1·SPI（1/2/3/4线）
2·8080/6800（MCU并口）
3·QSPI/OSPI（高速）
4·MIPI（部分IC自带GRAM）

这些接口本质都是：→不需要MCU输出时序，写命令和数据即可。

不带GRAM常见接口

1·RGB16bit/18bit/24bit
2·LVDS
3·eDP
4·TTL并行
5·VESA显示接口

这些都是视频级别接口，屏幕相当于显示器：→必须持续输入像素流本质上，不带GRAM屏就是“小显示器”，必须实时供图。

系统资源占用：MCU、DMA、总线压力的结构级差异

工程师最关注的并不是“有没有GRAM”，而是它对系统资源的影响。带GRAM与不带GRAM的差异在MCU层面巨大，特别是在实际项目里，会直接决定：

1·MCU能不能做其他任务
2·CAN/RS485/UART是否会丢包
3·USB/ETH是否会堵塞
4·RTOS的任务调度是否失衡
5·整个系统是否稳定

下面以技术视角，从系统资源角度拆解两类屏幕的负载差异。

带GRAM屏对系统资源占用极低

带GRAM屏常见驱动方式：

1·SPI/QSPI
2·8080并口
3·MIPI（部分IC内带GRAM）

其工作模式的核心特征：

只在刷图时占用带宽，不刷时几乎零负荷。

例如：写一次320×240的全屏：

320×240×2bytes=153,600bytes≈150KB

SPI30MHz写入一次≈40——50ms

如果使用DMA：

1·无需CPU参与
2·DMA自动搬运
3·MCU主核完全空闲

这意味着：MCU主频可以低、功耗可以低、RTOS调度也稳定。因此带GRAM屏几乎成为工控、医疗、车载MCU项目的“标配”。

不带GRAM屏对系统资源占用极高

不带GRAM的RGB/LVDS屏幕要求MCU在60Hz下持续输出像素流。

以800×48024bitRGB屏为例：

800×480×3bytes=1,152,000bytes/frame

1.152MB×60Hz=69.12MB/s

MCU要持续输出约70MB/s的数据带宽，这是什么概念？

1·普通STM32根本扛不住
2·DMA+FSMC也会接近瓶颈
3·中断/通讯/USB等业务很容易出现堵塞

这也解释了常见现象：

1·MCU稍微忙一点→屏幕闪烁

2·USB一通讯→屏幕黑一下

3·CAN总线报文多→屏幕刷新抖动

4·中断优先级冲突→出现横纹/花屏

本质原因是：

无GRAM屏的刷新机制与MCU系统周期是硬绑定关系。

系统级占用对比表

指标	带GRAM屏	不带GRAM屏
MCU负荷	极低	极高（持续70MB/s级别）
DMA占用	不常驻	全时段高占用
总线压力	低	极高
中断敏感性	低	极高
需要高主频MCU吗	不需要	必须
系统稳定性	高	依赖应用负载
EMC抗干扰	强	弱

因此在工程项目里，常出现这样一句话：

“不带GRAM屏不是不能用，而是你必须用更贵的MCU才能带得动。”

刷新性能差异：卡顿、撕裂、闪烁的根本原因

带GRAM屏和无GRAM屏在刷新性能上的差异不是“好看不好看”的问题，而是架构本质不同。

带GRAM屏刷新机制（屏幕主动刷新）

1·TCON提供稳定的行场信号
2·GRAM提供完整帧的像素电压
3·PixelHold电路维持像素
4·60——90Hz的刷新由屏幕内部完成

特点：

1·MCU再忙，屏幕也不会闪

2·刷新频率由屏内部保证

3·EMC干扰对刷新影响小

4·分时写入/局部刷新也不会闪

工业、医疗设备要求画面稳定，因此带GRAM屏是行业默认配置。

不带GRAM屏刷新机制（MCU推流刷新）

MCU必须持续不断地输出：

1·DOTCLK（像素时钟5MHz——33MHz）
2·HSYNC
3·VSYNC
4·DE
5·RGB（多达24条数据线）

任何一个环节出现jitter（抖动），屏幕就会：

1·掉帧
2·撕裂
3·横纹
4·闪白
5·花屏
6·闪黑

工程常见问题：

1·DMA发生仲裁→屏幕闪

2·USB中断抢占→屏幕卡顿

3·CANFD连发报文→屏幕灰屏

4·EMC测试中RF注入→屏幕抖动

这些故障90%发生在无GRAM屏。

工程项目常见问题案例

下面展示工程师实际会遇到的典型情况。

案例1：SPI屏刷不满屏（常见于ST7789）

现象：

1·刷新速度很慢
2·画面更新延迟
3·屏幕“从上往下”刷新明显

原因：

SPI带宽不足，被MCU任务打断。

解决方案：

1·SPI主频调到48MHz或更高
2·使用DMA+双缓冲
3·降低刷图频率（如20FPS）
4·只全屏刷一次，其余局刷

案例2：RGB屏在CAN通讯时闪烁

现象：

CAN报文密集时，屏幕开始横纹、线条乱闪。

原因：

MCU中断抢占DMA/时序生成，导致行时钟jitter。

解决方案：

1·降CAN中断优先级
2·RGB改为DMAFIFO模式
3·若主控性能不足→换带GRAM屏

案例3：EMC测试中屏幕花屏

现象：

辐射测试时出现条纹、闪白。

原因：

外部时序线受干扰（RGB屏极常见）。

解决方案：

1·加磁珠、同轴线、地屏蔽
2·屏线缩短
3·改为带GRAM屏（最彻底）

案例4：RTOS多任务下屏幕频繁卡顿

原因：

无GRAM屏会与OS调度产生冲突。

解决方案：

带GRAM屏+DMA双缓冲或外接独立显示控制器（RA8875/FT81x）。

应用场景差异：为什么行业选型完全不同？

我们总结两类屏幕在实际行业中的适配性。

行业	是否建议使用带GRAM
工控HMI	必须
PLC触摸屏	必须
医疗（心电图/呼吸机）	必须
车载仪表	必须
军工、能源设备	必须
消费类小屏	可选
玩具、低价产品	不带GRAM可接受

工控/医疗设备选带GRAM是因为：

1·长时间点亮
2·EMC干扰极强
3·不允许闪烁
4·一旦画面闪一下可能造成操作失误
5·系统必须24x7连续工作

不带GRAM屏完全不适合这些场景。

成本、BOM与系统整体架构成本分析

很多采购会问：“为什么带GRAM会更贵？”

（1）屏幕单价差异

带GRAM屏通常多几块芯片（驱动IC+GRAM），成本确实更高。

（2）但系统总成本往往更低

因为不带GRAM屏需要：

1·更高性能MCU（主频要高一倍）
2·更高带宽总线
3·更复杂的PCB
4·更强的电源供电
5·EMI/EMC对策成本更高
6·更多的散热措施
7·更复杂的软件

综合下来：使用不带GRAM屏的整机成本往往比带GRAM屏更贵。

选型指南

1：根据行业场景判断是否必须带GRAM

工控→必须带GRAM

医疗→必须带GRAM

车载→必须带GRAM

消费类→看刷新需求

玩具/简易仪表→不带GRAM可以接受

2：根据分辨率判断接口

分辨率	推荐类型
<320×240	SPI/MCU接口（带GRAM）
480×272	带GRAM或RGB
800×480	带GRAM或MIPI
1024×600以上	MIPI/LVDS（通常不带GRAM，但由SoC驱动）

步骤3：根据MCU性能判断可否驱动无GRAM屏

1·Cortex-M3/M4→基本跑不动RGB屏
2·Cortex-M7（400MHz）→勉强
3·A53/A72→推荐驱动RGB/LVDS/MIPI

如果MCU低于300MHz，不建议RGB裸屏。

4：系统综合判断

如果RTOS中存在大量中断任务，选择带GRAM。否则将面对大量莫名其妙的屏幕闪烁问题。

故障排查指南

最常见的显示问题及对应解决策略：

问题：屏幕周期性闪白

原因：行时钟不稳定

解决：固定PLL、提高优先级、加EMI滤波

问题：屏幕出现横纹

原因：DMA抢占/仲裁失败

解决：DMAFIFO模式、提高带宽

问题：SPI屏刷新过慢

解决方式：

1·SPI=48MHz以上
2·DMA双缓冲
3·优化LVGL/GUI刷新策略

问题：电磁干扰导致花屏

解决方式：

1·屏线加屏蔽层
2·走地平面
3·加磁珠
4·缩短FFC
5·最彻底：换带GRAM屏

未来智能TFT模组将全面替代无GRAMTFT

趋势非常明确：

1·工控、医疗、车载→全面转向带GRAM智能屏
2·MCU越来越弱显示能力→屏幕主动刷新是主流
3·智能屏内置GUI引擎、Touch控制、ICON存储
4·屏幕变成“小电脑”，MCU只发指令

未来不带GRAM屏的使用率将越来越低，仅存于极低成本的玩具/简单家电中。

常见工程问题

Q1：带GRAM屏是否一定更好？

从工程角度：是的。

Q2：不带GRAM屏是否已经淘汰？

在工业领域是，但消费类仍在使用。

Q3：RGB屏为什么EMC特别难？

因为频率高（33MHz），干扰强，线多。

Q4：SPI屏是否能做成流畅动画？

可以，但必须DMA+双缓冲。

Q5：为什么医疗屏必须用带GRAM？

任何闪烁都可能造成误判。

Q6：无GRAM屏为什么一忙就闪？

MCU停止输出时序就是停止刷新。

Q7：工业现场干扰强，不带GRAM屏能用吗？

不建议——稳定性严重受影响。

Q8：STM32驱动RGB屏会不会卡？

通常会，尤其在多中断任务下。

Q9：带GRAM屏是否寿命更长？

不是寿命问题，而是稳定性更好。

Q10：GRAM会不会坏？

GRAM属芯片，正常不会损坏。

Q11：SPI屏能驱动480×480吗？

可以，但刷新速度有限。

Q12：RGB屏能否用于户外亮屏？

可以，但需强背光+EMC对策。

Q13：FSMC驱动屏幕容易花屏？

对，如果DMA被抢占就会花。

Q14：带GRAM屏为什么抗干扰强？

因为刷新不依赖外部时序。

带GRAM与不带GRAM屏幕的本质区别

在工程项目中，带GRAM屏幕与不带GRAM屏幕的差别绝不是一句“屏带显存/不带显存”能够解释清楚的。它们是两种体系完全不同的显示架构，对应的是两条截然不同的系统设计路径。

（1）刷新体系完全不同

带GRAM屏→屏幕主动刷新：MCU无需持续输出时序，图像稳定、抗干扰强。

不带GRAM屏→MCU推流刷新：MCU只要停一下，屏幕马上闪烁/黑屏/卡顿。

这是两者的核心矛盾，也是所有工程问题的根源。

（2）系统资源占用完全不同

 

项目	带GRAM屏	不带GRAM屏
MCU占用	极低	极高
带宽需求	低速SPI/并口	高频RGB/LVDS
RAM需求	仅局部缓存	需整帧缓冲
中断敏感度	低	高
系统稳定性	高	风险高

不带GRAM屏之所以“便宜”，是因为成本转嫁给了MCU+PCB+EMI+散热+软件。最终的整机成本，往往不带GRAM屏更高。

（3）对环境可靠性的适应性不同

工业、医疗、车载等高可靠行业，都有以下要求：

1·强电磁环境
2·高温、潮湿、震动
3·24小时常亮
4·多外设并行运行
5·RTOS复杂调度

不带GRAM屏几乎无法满足这些条件，因此行业默认：“工业必须带GRAM，医疗必须带GRAM，车载必须带GRAM。”

（4）调试难度与项目风险完全不同

使用不带GRAM屏的工程风险包括：

1·EMC测试极难过
2·FW要求极高
3·中断分配复杂
4·DMA仲裁问题频发
5·屏幕偶发闪烁难复现
6·故障排查成本极高

因此带GRAM屏是大多数项目的风险最小化方案。

本文内容参考公开资料来源：

1.JEDECJESD79

2.MIPIorg

3.LVDSANSI/TIA/EIA-644标准

4.维基百科：TFT-LCD

5.百度百科：液晶显示器

6.Panelook

7.leehon.com

杭州立煌科技有限公司作为一家专注于工业领域的液晶显示驱动方案提供商，与京东方（BOE）、天马（TIANMA）、龙腾（IVO）、友达（AUO）、群创（Innolux）、京瓷（Kyocera）等多家全球领先液晶面板制造商建立深度合作关系，专业供应多品牌、全系列的工业级液晶显示屏与定制化解决方案。