《基于TCON方案的LED显示接口及通信协议规范》

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COEMA

团体标准

T/COEMAXXXX—202X

代替T/COEMA

基于TCON方案的LED显示接口及通信协议

规范

SpecificationforthedisplayinterfaceandcommunicationprotocolofLEDTCON

（征求意见稿）

在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中国光学光电子行业协会发布

T/COEMAXXXX—202X

基于TCON方案的LED显示接口及通信协议规范

1范围

本文件规定了基于TCON方案的LED显示控制系统中控制、接口、驱动等芯片的术语、电参数及通

信协议。

本文件适用于基于TCON方案的LED显示控制系统中的LED时序控制芯片、LED桥接芯片、LED驱

动芯片之间的通信接口。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T43770-2024室内LED显示屏规范

SJ/T11141-2025发光二极管(LED)显示屏通用规范

3术语和定义

SJ/T11141-2025界定的术语和定义适用于本文件。

LED时序控制器LEDTimingController

LED时序控制器是实现视频接口和显示驱动电路时序控制的部件，由LED时序控制芯片及外围电路

组成，简称LEDTCON。

LED时序控制芯片LEDTimingControlIntegratedCircuit

LED时序控制芯片实现视频数据和控制指令解析，进行图像处理和LED驱动器适配。

LED桥接器LEDBridgeController

LED桥接器是实现时序控制器与LED驱动器之间接口的协议转换或信号中继的部件，由LED桥接芯

片及外围电路组成，包含LED协议转换桥接芯片和LED透传桥接芯片。

LED协议转换桥接芯片LEDProtocolTransferBridgeIntegratedCircuit

LED协议转换桥接芯片实现LED时序控制芯片与LED驱动芯片之间接口的协议转换。LED协议转换

桥接芯片的输出信号与输入信号遵循不同协议。

LED协议转换桥接芯片是LED时序控制芯片的功能延伸，可与LED时序控制芯片一起完成特定的

LED行列驱动芯片的适配。

LED透传桥接芯片LEDTransparentProtocolBridgeIntegratedCircuit

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LED透传桥接芯片实现LED时序控制芯片与LED驱动芯片之间接口的信号中继。LED透传桥接芯片

的输出信号与输入信号遵循相同协议。

LED透传桥接芯片用于增加输入信号传输距离。

LED驱动器LEDDriver

LED驱动器用于驱动LED，实现对LED亮度的控制。包含LED行驱动芯片、LED列驱动芯片或LED

行列合一驱动芯片。

LED显示阵列LEDDisplayArray

由多个LED像素按特定几何排列方式集成的显示单元。

LED行驱动芯片LEDRowDriverIntegratedCircuit

LED行驱动芯片通过行扫描，控制LED显示阵列中行的开关。

LED列驱动芯片LEDColumnDriverIntegratedCircuit

LED列驱动芯片通过电流和脉宽调制的方式，控制LED显示阵列中每列LED的亮度。

LED行列合一驱动芯片LEDIntegratedDriver

LED行列合一驱动芯片是集成了LED行驱动功能和LED列驱动功能的单一芯片。

高清视频接口HighDefinitionVideoInterface

传输标准高清视频信号的接口。

注：HDMI、DP、eDP、VBO、GPMI等接口属于标准高清视频接口。

4缩略语

下列缩略语适用于本文件。

AC：交流电（AlternatingCurrent）

DC：直流电（DirectCurrent）

DP：DisplayPort协议显示接口（DisplayPort）

eDP:嵌入式DP协议显示接口(EmbeddedDisplayPort)

GPMI：通用多媒体接口（General-PurposeMultimediaInterface）

HDMI：高清多媒体接口（HighDefinitionMultimediaInterface）

HDVI：高清视频接口（HighDefinitionVideoInterface）

I2C：集成电路总线（Inter-IntegratedCircuitBus）

LED：发光二极管（LightEmittingDiode）

SPI：串行外设接口总线（SerialPeripheralInterfaceBus）

TCON：时序控制器（TimingController）

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TTL：晶体管-晶体管逻辑（Transistor-TransistorLogic）

VBO：V-by-One接口（V-by-OneInterface）

5LEDTCON显示控制方案

具有HDVI接口的视频处理装置，向LEDTCON发送显示和控制数据（控制数据也可单独发送），实

现对LED显示屏的驱动。

LEDTCON显示控制方案功能实现

5.1.1LED时序控制器

LED时序控制器由LED时序控制芯片及外围电路组成。LED时序控制芯片功能示意如图1所示。LED时

序控制芯片接收或生成HDVI信号，完成色彩空间转换、伽马校正、亮度或对比度调整及灰阶优化；处理

后的数据经缓存后输出至下一级LED桥接芯片或LED驱动芯片。主要功能模块包括发送/接收模块、图

像处理与存储控制模块、控制与配置模块、存储模块等。

接收发送

HDVI信号HDVI信号

模块模块

图像处理与

存储时序信号

控制模块

存储

模块

I2C、SPI等控制与配置

外部接口模块

图1LED时序控制芯片功能示意图

5.1.2LED驱动器

LED驱动器由LED驱动芯片及外围电路组成。LED行驱动芯片功能示意如图2所示。LED行驱动芯片接

收时序信号并进行译码，提供行驱动电流，实现逐行扫描，同时可将级联信号输出至下一级行驱动芯片。

主要功能模块包括：译码模块、驱动与消隐模块等。

译码驱动与

时序信号模块消隐模块驱动信号

时序信号

图2LED行驱动芯片功能示意图

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LED列驱动芯片功能示意如图3所示。LED列驱动芯片接收时序信号，锁存灰度数据或指令，以恒

流方式驱动各列LED，实现灰度显示，同时具备开路、短路等故障检测与保护功能，支持级联输出。主

要功能模块包括数据指令锁存模块、灰度控制模块、故障检测与保护模块、恒流驱动模块等。

数据指令故障检测与

时序信号锁存模块保护模块

灰度控制恒流驱动驱动信号

模块模块

时序信号

图3LED列驱动芯片功能示意图

LED行列合一驱动芯片集成了LED行驱动芯片和LED列驱动芯片的功能，同时实现LED行扫描控制

和LED亮度控制。

5.1.3LED桥接器

LED桥接器由LED协议转换桥芯片或LED透传桥接芯片及外围电路组成。LED协议转换桥接芯片功

能示意如图4所示。LED协议转换芯片接收时序信号进行解码、调整，并可经编码后输出至下一级桥接

或驱动芯片。主要功能模块包括接收控制模块、发送控制模块等。

I2C、SPI

等外部接口

接收控制

LED驱动信号

时序信号模块

发送控制

时序信号

模块

图4LED协议转换桥接芯片功能示意图

LEDTCON方案拓扑架构

HDVITTL/差分信号

LEDTCONLED驱动器

控制

接口差分信号/TTL

差分信号/TTL

LED桥接器

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图5单路LEDTCON方案拓扑示意图

如图5所示，LEDTCON方案可将信号调理发送器（发送卡）、信号接收分配器（接收卡）集成在LED

TCON之中。一路LEDTCON可与多路LED驱动器连接。如图6所示，多路LEDTCON之间可并联，也可级

联。LEDTCON输出信号传输速率应小于等于LEDTCON输入信号传输速率。

LED屏体

HDVILEDTCON

控制

接口

HDVI

LEDTCON

HDVI

LEDTCONLED驱动器

LED桥接器LED桥接器LED桥接器

图6LEDTCON级联方案拓扑示意图

6LEDTCON显示控制方案接口电参数

HDVI接口电参数

应符合HDVI具体接口的电参数要求。

TTL接口电参数

表1TTL接口DC参数

特性符号测试条件最小值典型值最大值单位

高电平逻辑输VOHIOH=-1mAVDD-0.4-VDDV

出电压

低电平逻辑输VOLIOH=+1mA--0.4V

出电压

高电平逻辑输VIH-0.7×VDD--V

入电压

低电平逻辑输VIL---0.3×VDDV

入电压

高电平逻辑输IIHVIN=VDD--1μA

入电流

低电平逻辑输IILVIN=GND-1--μA

入电流

注：室温25℃条件下测试，VDD为5V。

表2TTL接口AC参数

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特性符号测试条件最小值典型值最大值单位

传输延迟时钟-输出tpLH-

CL=10pF-28ns

时间

输入-时钟tSU-7--

时钟-数据tHD-7--

时钟tw时钟-17--ns

脉冲宽度

数据tw数据-10--ns

注：室温25℃条件下测试，VDD为5V。

差分信号接口电参数

表3差分信号接口DC参数

特性符号测试条件最小值典型值最大值单位

差分输入高电平阈值电压VTH--100mV

VIC=1.2V

差分输入低电平阈值电压VTL-100--mV

共模输入电压VIC-1.1-1.3V

差分输入电压VID-±100-±600mV

输入电流IINVIN=+2.4V/0V--10μA

模块链差分匹配电阻RBD-80100120Ω

数据链差分匹配电阻RDC-160200240Ω

注：室温25℃条件下测试，VDD为3.8V。

表4差分信号接口AC参数

特性符号测试条件最小值典型值最大值单位

时钟周期tLVCP-6.00-50.00ns

时钟频率1/tLVCP-20.00-170.00MHz

传输建立时间tSTU--1/4tLVCP-ns

传输保持时间tHLD--1/4tLVCP-ns

注：室温25℃条件下测试，VDD为3.8V。

7LEDTCON显示控制方案接口通信协议

LEDTCON视频协议

LEDTCON视频协议应符合HDVI要求。

LEDTCON控制协议

LEDTCON控制协议指LEDTCON工作所使用的通信协议，采用I2C、SPI等标准接口。

I2C寄存器地址为24比特，高4比特为subid，第20比特为偏移量，data以8比特为单位。

SPI控制字段为8比特，0x03表示读，0x02表示写。

LEDTCON时序协议

LEDTCON时序协议指LEDTCON输出接口、LED桥接器或LED驱动器输入接口之间的通信协议，应

符合LED桥接器或LED驱动器接口协议。

LED驱动器TTL时序协议

LED驱动器TTL时序协议指LED驱动器采用TTL接口的通信协议。

表5LED驱动芯片TTL接口信号

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名称方向功能

数据时钟和显示时钟信号输入用于发送数据、指令及参考时钟

数据与指令锁存信号输入不同的信号长度代表不同指令

换行信号输入指示显示模块换行

串行数据输入信号输入串行数据输入

串行数据输出信号输出检测数据输出

表6指令及数据定义

指令名称LE长度功能

数据锁存1锁存数据

帧同步3更新显示数据

寄存器写5写寄存器，需要先发送PRE_ACT

寄存器读7读寄存器，需要先发送PRE_ACT

复位9Reset除寄存器之外的其他模块

使能输出11使能所有输出通道

关闭输出12关闭所有输出通道

写使能14写使能

保留2，4，6，8，10，13，15，16未使用的编码

注：通过LE高电平时间长度内DCLK时钟数（简称LE长度）来标识不同的指令。

表6所列数据锁存命令（DATA_LATCH指令）用来锁存16bit灰度值，其数据格式如图7所示。当

检测到LE为1个DCLK宽度时，芯片锁存灰度值，锁存的灰度值为{D15，D14，D13，D12，D11，D10，

D9，D8，D7，D6，D5，D4，D3，D2，D1，D0}；否则不锁存。

1234567891011121314151617

DCLK

LE

SDIXD15D`14D13D12D11D10D9D8D7D6D5D4D3D2D1D0X

图7数据锁存配置数据格式

DATA_LATCH指令的功能是将灰度值写入存储器。一颗LED列驱动芯片控制M颗LED灯珠，则需

在一帧中执行M次DATA_LATCH指令。

表6所列寄存器写命令（WR_CFG命令）用来写芯片的寄存器。

写寄存器的过程是：先执行PRE_ACT命令，并配置寄存器[0x00]=8’hAA,[0x01]=8’hAA再执行

一个或多个WR_CFG命令；结束时，需要配置寄存器[0x00]=8’h55,[0x01]=8’h55。写寄存器过程中

不能出现DATALATCH命令执行，WR_CFG时，LE的宽度为5个DCLK，其中，先输入的8bit为寄存

器地址选择，后输入的8bit为所选择的寄存值。

123456789101112131415161

DCLK

SDIA7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0

LE

7

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图8写寄存器配置数据格式

写寄存器配置数据格式如图8所示，假定：

{A7,A6,A5,A4,A3,A2,A1,A0}=8’b1011_0101;

{D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0}=8’b1100_1001;

即表示将寄存器0xb5（8’b1011_0101）设置为8’b1100_1001。

表6所列寄存器读命令（RD_CFG命令）用来写芯片的寄存器，可实现数据回传，即可将开路数据

通过SDO回读。读寄存器的过程是：SDI将需要读的寄存器地址置于低8bit送入，同时LE包含7

个DCLK进行锁存，等待16个空DCLK后，读出16bit数据，其中高8bit为寄存器地址，低8bit

为寄存器值。

7891011121314150114150123456789101112131415

DCLK

SDIA7A6A5A4A3A2A1A0

LE

1'bx1'bx1'bx1'bx1'bxA7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0

SDO

图9读寄存器配置数据格式

读寄存器配置数据格式如图9所示。需要读出N个芯片数据时，需要一次送入N个寄存器地址，

通过LE同时锁存到芯片。读出时级联末尾的芯片优先读出，依次向前读出芯片寄存器数据。

高8通道与低8通道的开路检测时序如图10和图11所示。

#(N-1)#0

SDI16'h00f116'h00f1

LE7

SDOIDLEDUMMYRD#(N-1)RD#(N-2)RD#1RD#0

图10高8通道开路检测时序

#(N-1)#0

SDI16'h00f216'h00f116'h00f2

LE7

SDOIDLEDUMMYRD#(N-1)RD#(N-2)RD#1RD#0

图11低8通道的开路检测时序

表7基础寄存器定义

Addr地址功能

0写保护密码

1写保护密码

2扫数

3组数

8

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Addr地址功能

4PLL设置

5PLL设置

6PLL设置

7每组显示时钟个数

8每组显示时钟个数

9每组显示时钟个数

a每组显示时钟个数

11UP设定

12DN设定

1c电流增益

基础寄存器地址和功能应符合表7定义。此外，可设置扩展寄存器以定义特定的读写命令（如13

和15），扩展寄存器仅约束读写命令，不约束寄存器定义，应符合LED驱动芯片自行定义。

LED桥接器差分信号时序协议

LED桥接器差分信号时序协议指LED桥接器采用差分信号接口的通信协议。

LED时序控制芯片与LED协议转换桥接芯片连接，采用IBM版本8b/10b编码，使用K28.X做控制

码。如HGFEDCBA->jhgfiedcba(8bit数据，它在表中的位序为HGFEDCBA；EDCBA经过5B/6B编

码为abcdei，HGF经过3B/4B编码为fghj，传送10bit编码的顺序为abcdeifghj)。

1)数据帧定义

表8数据帧定义

帧帧+1

包头包[空闲][包头包[空闲]包头包[空闲][包头包[空闲]

其中，包头的定义包括：

表9包头定义

控制码描述

同步头K28.1K28.2K28.1LED数据*N

同步头K28.1K28.1K28.1配置信息，长度15字节

同步头K28.1K28.2K28.2Flash数据*N

同步头K28.1K28.3K28.3空闲数据

HostsendLED数据格式

N-1帧N帧

BLANKBLANK

RX同步头1LED1LED2LEDN同步头2配置信息同步头1LED1LED2LEDN同步头2配置信息

图12LED视频数据发送时序

如图12所示，LED视频数据发送的数据帧每帧包含同步头1+Displaydata，同步头2+Reg配

置。每帧以同步头1开始，同步头2的配置信息结束。若总长度不能充满一帧，则需要在对应位置，重

复发送LED无效数据（建议发0），或重复发送配置信息，填充空闲时间。

HostsendFlash数据格式

N-1帧N帧

BLANKBLANK

RX同步头4Flash1Flash2FlashN同步头2配置信息同步头4Flash1Flash2FlashN同步头2配置信息

9

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图13Flash数据发送时序

如图13所示，Flash数据发送的数据帧每帧包含同步头4+Correctiondata，同步头2+Reg配

置。每帧以同步头4开始，同步头2的配置信息结束。同样要求无空闲时间。

2)LED数据包格式

LED数据包含内容有：显示数据、DCLK、LE、ROW和行译码信号。

控制码为：K28.1K28.2K28.1。

根据LVDS频率和DCLK频率的关系，可以分为20x，30x，60x三种情况。

表10数据包定义（20x）

76543210

Byte0LED/DCLKLEB2G2R2B1G1R1

Byte1A[0]/DCK[0]B[0]/RCK[0]C[0]/SDIN[0]N/AROWB3G3R3

表11数据包定义（30x）

76543210

Byte0LED/DCLKLEB2G2R2B1G1R1

Byte1A[0]/DCK[0]B[0]/RCK[0]C[0]/SDIN[0]DEB3G3R3

Byte2A[1]/DCK[1]B[1]/RCK[1]C[1]/SDIN[1]A[2]/DCK[2]ROWB4G4R4

表12数据包定义（60x）

76543210

Byte0LED/DCLKLEB2G2R2B1G1R1

Byte1A[0]/DCK[0]B[0]/RCK[0]C[0]/SDIN[0]DEB3G3R3

Byte2A[1]/DCK[1]B[1]/RCK[1]C[1]/SDIN[1]A[2]/DCK[2]ROWB4G4R4

Byte3LED/DCLKLEB2G2R2B1G1R1

Byte4A[0]/DCK[0]B[0]/RCK[0]C[0]/SDIN[0]DEB3G3R3

Byte5A[1]/DCK[1]B[1]/RCK[1]C[1]/SDIN[1]A[2]/DCK[2]ROWB4G4R4

注：DCLK两个位置，二选一。

3)Flash数据包格式

Flash数据控制码为：K28.1K28.2K28.2。

表13Flash数据包定义

76543210

Byte0SPEEDSCLKCSnMOSIMISOOEMOSIOEMOSO

Byte1SPEEDSCLKCSnMOSIMISOOEMOSIOEMOSO

Byte2SPEEDSCLKCSnMOSIMISOOEMOSIOEMOSO

4)配置包格式

配置包所配置信息只能是一些功能参数。

控制码为K28.1K28.1K28.1，数据长度一共15字节，字节5-字节14为授权信息，不用可配0。

表14配置包定义（一）

76543210

Byte0010reservedreservedreservedreservedSSCEN

Byte1reservedRXSPEEDABCModetx_cfg_disablereserved

10

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76543210

Byte2reservedGCLK

TXSPEEDGRP6DCLKPhaseFlashSel

MODE

Byte3reserved

Byte4crc

注：RXSPEED是必选。

表15配置包定义（二）

RX_SPEED[1:0]SpeedmodeF(lvds)FlashMode

00lowspeed60xF(DCLK)

01normalspeed30xF(DCLK)

10highspeed20xF(DCLK)

11odspeed120xF(DCLK)1

11

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A

A

附录A

（资料性）

LED显示控制系统方案

A.1基于LEDTCON的LED显示控制系统

基于LEDTCON的LED显示控制系统（以下简称LEDTCON方案）是近两三年来出现的新型控制系

统，可将原有发送卡和接收卡的功能集成在单颗芯片之中，是高集成、低成本、高性价比的LED显示控

制方案。同时，随着LEDTCON芯片组通信协议的开放，提升了LED控制系统传输效率。LEDTCON方案

包含有发送卡方案、无发送卡方案。

LEDTCON

图A.1LEDTCON有发送卡方案

如图A.1所示，LEDTCON有发送卡方案将原发送卡上面的主要功能芯片由单颗LED时序控制芯片

实现，原接收卡由LEDTCON代替，且LEDTCON可实现级联。

图A.2LEDTCON无发送卡方案

12

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如图A.2所示，LEDTCON无发送卡方案可在图A.1的有发送卡方案基础上，进一步省去发送卡，

而由视频源直接与LED显示模组中的LEDTCON连接，从而进一步减少板卡设备，集成度更高，成本更

低。

A.1.1LEDTCON显示控制芯片及其功能

A.1.1.1LED时序控制芯片

LED时序控制芯片主要功能模块包括：

发送/接收模块：接收或者内部产生视频信号，或者在系统内部接收处理后的数据或控制信号，并

将其转换为适合在系统内部传输或与外部设备通信的格式。发送/接收模块可实现级联功能，为下一级

LEDTCON提供输出数据。

图像处理与存储控制模块：该模块可进行色彩处理或针对特定显示区域、特定图像内容的色彩优化，

伽马校正、图像的亮度和对比度处理，实现更精细的色彩控制和显示效果；同时相关的存储控制模块可

将部分显示数据进行缓存。该模块可对外输出时序信