ldc1314芯片工作原理、引脚参数及其应用例程详解
电感-数字转换器LDC1314是电子工程人员经常会接触的芯片，LDC1314是4-通道12位的电感-数字转换器（LDC），用于解决电感检测问题。采用多个信道和遥感的支持，LDC1314以最低的成本与最小的功耗来获得电感感测的性能和可靠性。此类产品使用简便，仅需要传感器频率处于 1kHz 至 10MHz 的范围内即可开始工作。 由于支持的传感器频率范围 1kHz 至 10MHz 较宽，因此还支持使用非常小的 PCB 线圈，从而进一步降低感测解决方案的成本和尺寸。
ldc1314工作原理
导体在与交变电磁（EM）场接触时将引起磁场变化，可以采用传感器中的电感传感器进行检测。一个电感器与一个电容器可以构造一个L-C振荡器，可以用来产生电磁场。在一个LC振荡器中，当电磁场收到干扰时，可以观察到电感发生微小的偏移，与共振频率存在一定关系。
利用这个原理，在LDC1314是一个电感-数字转换器（LDC），通过测量LC谐振器的振荡频率。该器件输出数字值与振荡频率成比例关系。此频率测量值可以被转换为一个等效电感。
LDC1314特征参数
*合格的汽车应用
*符合AEC-Q100的结果如下：
-设备温度等级1：- 40°C至125°C环境工作温度范围
-设备HBM的ESD等级分类2
-装置CDM ESD分类等级C
*易于使用的最低配置要求
*测量多达4个传感器与一个集成电路
*多渠道支持环境和老龄化补偿
*多通道遥感提供最低系统成本
*引脚兼容的介质和高分辨率选项
-LDC1312-Q1/LDC1314-Q1： 2/4-ch 12-bit LDC
-LDC1612-Q1/LDC1614-Q1： 2/4-ch 28-bit LDC
*支持广泛的传感器频率范围10MHz 1KHz
*35μ低功耗的睡眠模式 -200钠关断模式 *3.3V的操作
*支持内部或外部参考时钟 *对直流磁场和磁铁的免疫
ldc1314引脚图
ldc1314引脚定义
说明：DAP不能做地使用，可以悬空，为获得最佳性能对DAP应连接到相同的电位作为设备的GND管脚。
编辑推荐：LDC1314中文手册
典型ldc1314应用电路一：
典型ldc1314应用电路二：
系统以MSP430F169单片机为控制核心，采用可充电锂电池为电源，以L298N为驱动芯片，结合PWM技术实现对4个直流减速机速度控制，从而实现小车的前进、转向等功能。在本系统中，单片机通过LDC1314芯片实现对赛道表面金属丝和硬币的识别与小车位置的判定，利用电机尾部的霍尔传感器与编码器实现对小车行进路程的计算，并使用LCD12864液晶实时显示小车行进路程与所用时间。
电机驱动芯片L298N原理图如下
主程序
void main（ void ）
{
P2SEL &=~ BIT7; //蜂鸣器
P2DIR |= BIT7;
P2OUT &=~ BIT7;
InitSys（）;
InitLDC1314（）;
Ini_Lcd（）;
P6SEL=0;P6DIR|=BIT0+BIT1;P6OUT&=~（BIT0+BIT1）; //电机旋转方向
_EINT（）;
int i;
InitPWM（0x03E8）; //PWM初始化，采用TB输出2路PWM波
TBCCR1=TBCCR2=0;
for（i=0;i《1500;i++） // 电感传感器自校准
{
D1=LDC1314_Result（1）;
D2=LDC1314_Result（2）;
D3=LDC1314_Result（3）;
}
initTA（）; // 定时器A初始化，用于计时
go（）; //直行
TIme=mc=sx=0; //开始执行 时间路程清零
while（1）
{
Component_Display（4，0，TIme）;//时间
sl=（int）（（float）sx*3.0）;
Component_Display（4，4，sl）; //路程
if（sl》800）{while（1）;_DINT（）;TBCCR1=TBCCR2=0;} //到达终点 结束
value1 = LDC1314_Result（1）; Component_Display（1，1，value1）;//显示通道1
value2 = LDC1314_Result（2）; Component_Display（2，1，value2）;
value3 = LDC1314_Result（3）; Component_Display（3，1，value3）;//显示
// 硬币的检测
if （（value1》（2+D1））|| （value2》（2+D2））|| （value3》（2+D3）） || （abs（value2-D2）》20）|| （abs（value1-D1）》20）|| （abs（value3-D3）》20））
P2OUT |=BIT7;
else
P2OUT &=~BIT7;
//循迹
if（（abs（value3-D3）《20）&&（D3》value3）） { turn_r（）; }
else if（（abs（value1-D1）《20）&&（D1》value1）） { turn_l（）; }
else go（）;
}
}
ldc1314例程
ldc1314例程一：
MSP430F149/169驱动LDC1314程序，可用于金属的检测，已给出各个文件名称，自建工程添加文件即可使用。显示程序较为普遍，未给出。
MAIN.C文件
#include 《msp430f169.h》
#include “config.h”
#include “12864.h”
extern uint LDC1314_Result（uchar Channal）;
extern void InitLDC1314（void）;
/***************************************************
系统初始化，MCLK=8MHz，SMCLK=1MHz
*************************************************/
void InitSys（）
{
unsigned int iq0;
_DINT（）; // 关中断，本可以不必这样小心
WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;
BCSCTL1 &=~XT2OFF;
do
{
IFG1 &= ~OFIFG; // 清除振荡器失效标志
for （iq0 = 0xFF; iq0 》 0; iq0--）; // 延时，等待XT2起振
}
while （（IFG1 & OFIFG） ！= 0）; // 判断XT2是否起振
BCSCTL2 =SELM_2+SELS+DIVS_3; //MCLK，SMCLK时钟为XT2，SMCLK8分频1MHz
}
void main（ void ）
{
uint value = 0;
InitSys（）;
InitLDC1314（）;
Ini_Lcd（）;
Component_Display（4，0，134）;//显示
while（1）
{
value = LDC1314_Result（0）;//通道0
Component_Display（1，0，value）;//显示
delay_ms（200）;
}
_NOP（）;
}
LDC1314.C文件
#include “LDC1314.h”
/*I2C总线初始化*/
void I2C_Init（）
{
LDC_SCL_L（）; //拉低时钟线
delay_us（5）; //延时
I2C_Stop（）;
}
//**************************************
//I2C起始信号
//**************************************
void I2C_Start（）
{
LDC_SCL_OUT（）; // SCL设置为输出
LDC_SDA_OUT（）; // SDA设置为输出
LDC_SDA_H（）; //拉高数据线
LDC_SCL_H（）; //拉高时钟线
delay_us（5）; //延时
LDC_SDA_L（）; //产生下降沿
delay_us（5）; //延时
LDC_SCL_L（）; //拉低时钟线
}
//**************************************
//I2C停止信号
//**************************************
void I2C_Stop（）
{
LDC_SCL_OUT（）; // SCL设置为输出
LDC_SDA_OUT（）; // SDA设置为输出
LDC_SDA_L（）; //拉低数据线
LDC_SDA_H（）; //产生上升沿
delay_us（5）; //延时
}
//**************************************
//I2C发送应答信号
//入口参数：ack （0:ACK 1:NAK）
//**************************************
void I2C_SendACK（uchar ack）
{
if（ack）
LDC_SDA_H（）;
else
LDC_SDA_L（）;
// SDA = ack; //写应答信号
LDC_SCL_H（）; //拉高时钟线
delay_us（5）; //延时
LDC_SCL_L（）; //拉低时钟线
delay_us（5）; //延时
}
//**************************************
//I2C接收应答信号，0有效，1无效
//**************************************
uchar I2C_RecvACK（）
{
uchar cy;
LDC_SCL_OUT（）; // SCL设置为输出
LDC_SCL_H（）; //拉高时钟线
delay_us（5）; //延时
if（LDC_SDA_DAT（））
{
cy=1;
}
else
{
cy=0;
}
// cy = SDA; //读应答信号
LDC_SCL_L（）; //拉低时钟线
delay_us（5）; //延时
LDC_SDA_OUT（）; // SDA设置为输出
return cy;
}
/*向I2C总线发送一个字节数据*/
uchar I2C_SendByte（uchar dat）
{
uchar i，temp;
LDC_SCL_OUT（）; // SCL设置为输出
LDC_SDA_OUT（）; // SDA设置为输出
for （i=0; i《8; i++） //8位计数器
{
if（（dat《《i））
{
LDC_SDA_H（）;
}
else
{
LDC_SDA_L（）;
}
LDC_SCL_H（）; //拉高时钟线
delay_us（5）; //延时
LDC_SCL_L（）; //拉低时钟线
delay_us（5）; //延时
}
temp=I2C_RecvACK（）;
return temp;
}
/*从I2C总线接收一个字节数据*/
uchar I2C_RecvByte（）
{
uchar i;
uchar dat = 0，cy;
LDC_SCL_OUT（）; // SCL设置为输出
LDC_SDA_OUT（）; // SDA设置为输出
LDC_SDA_H（）; //使能内部上拉，准备读取数据，
LDC_SDA_IN（）; // SDA设置为输入，准备向主机输入数据
for （i=0; i《8; i++） //8位计数器
{
dat 《《= 1;
LDC_SCL_H（）; //拉高时钟线
delay_us（5）; //延时
if（LDC_SDA_DAT（））
{
cy=1;
}
else
{
cy=0;
}
dat |= cy; //读数据
LDC_SCL_L（）; //拉低时钟线
delay_us（5）; //延时
}
LDC_SDA_OUT（）;
return dat;
}
/*向I2C设备写入一个字节数据*/
/*
void ByteWrite1314（uchar REG_Address，uchar REG_data）
{
I2C_Start（）; //起始信号
I2C_SendByte（SlaveAddress）; //发送设备地址+写信号
I2C_SendByte（REG_Address）; //内部寄存器地址，
I2C_SendByte（REG_data）; //内部寄存器数据，
I2C_Stop（）; //发送停止信号
}
*/
//**************************************
//从I2C设备读取一个字节数据
//**************************************
/*
uchar ByteRead1314（uchar REG_Address）
{
uchar REG_data;
I2C_Start（）; //起始信号
I2C_SendByte（SlaveAddress）; //发送设备地址+写信号
I2C_SendByte（REG_Address）; //发送存储单元地址，从0开始
I2C_Start（）; //起始信号
I2C_SendByte（SlaveAddress+1）; //发送设备地址+读信号
REG_data=I2C_RecvByte（）; //读出寄存器数据
I2C_SendACK（1）; //接收应答信号
I2C_Stop（）; //停止信号
return REG_data;
}
*/
//**************************************
//向I2C设备写入一个字数据
//**************************************
void WordWrite1314（uchar REG_Address，uint REG_data）
{
uchar REG_data_H，REG_data_L;
REG_data_L=（uchar）（REG_data&0xFF）;
REG_data_H=（uchar）（（REG_data&0xFF00）》》8）;
I2C_Start（）; //起始信号
I2C_SendByte（SlaveAddress）; //发送设备地址+写信号
I2C_SendByte（REG_Address）; //内部寄存器地址
I2C_SendByte（REG_data_H）; //发送内部寄存器数据，高8位
I2C_SendByte（REG_data_L）; //发送内部寄存器数据，低8位
I2C_Stop（）; //发送停止信号
}
/*从I2C设备读取一个字数据*/
uint WordRead1314（uchar REG_Address）
{
uint REG_data;
uchar REG_data_H，REG_data_L;
I2C_Start（）; //起始信号
I2C_SendByte（SlaveAddress）; //发送设备地址+写信号
I2C_SendByte（REG_Address）; //发送存储单元地址，从0开始
I2C_Start（）; //起始信号，？？原因不明
I2C_SendByte（SlaveAddress+1）; //发送设备地址+读信号
REG_data_H=I2C_RecvByte（）; //读出寄存器数据
I2C_SendACK（0）; //接收应答信号
REG_data_L=I2C_RecvByte（）; //读出寄存器数据
I2C_SendACK（1）; //接收应答非信号
I2C_Stop（）; //发送停止信号
REG_data=REG_data_H;
REG_data《《=8;
REG_data|=REG_data_L;
return REG_data;
}
/*初始化LDC1314*/
void InitLDC1314（void）
{
I2C_Init（）;
while（WordRead1314（DEVICE_ID）！=0x3025）;//等待，I2C正常
//WordWrite1314（RESET_DEV，0x8800）;
/*重启LDC1314*/
WordWrite1314（CONFIG，0x2451）;
/*默认值，睡眠模式开，方便配置*/
WordWrite1314（CLOCK_DIVIDERS_CH0，0X500a）;//fSENSOR不分频，fCLK 2分频
/* 时钟源分频选择，分频系数1，1
Using L and C， 得fSENSOR = 1/2π&TImes;sqrt（L &TImes;C）
注意fSENSOR须小于8.75 MHz，fSENSOR分频系数才能置1
注意fREF0须至少大于 4 × fSENSOR，以决定fREF0分频系数
fin0 = fSENSOR0/CH0_FIN_DIVIDER
fREF0 = fCLK / CH0_FREF_DIVIDER
*
WordWrite1314（SETTLECOUNT_CH0，0x0A60）;
/* 建立（Settling）时间设置
计算得Q=Rp*sqrt（C/L）
寄存器值小于10取10，大于10取其值，且应满足以下条件：
CHx_SETTLECOUNT ≥ QSENSORx × fREFx / （16 × fSENSORx） （10进制）
（1）fSENSORx:x通道传感器频率
（2）fREFx:x通道参考频率
（3）QSENSORx：品质因数，Q=Rp ×sqrt（C/L）
注意，不等式右边算出有小数则向上取整
建立时间tSx = （CH0_SETTLECOUNT*16） / fREF0
通道切换时间tCsd = Channel Switch Delay = 692 ns + 5 / fref （us）
*/
WordWrite1314（RCOUNT_CH0，0xFFFF）;
/*转换时间设置
得转换时间tCx = TSAMPLE（采样时间） – tSx – tCsd （us）
由下式算出寄存器的值（有小数则向下取整（舍去））：
转换时间tCx = （CHx_RCOUNT × 16） / fREFx （10进制）
注意寄存器的值化为16进制
*/
/*使用ERROR_CONFIG默认值，错误中断关闭*/
WordWrite1314（DRIVE_CURRENT_CH0，0x9800）;
/*传感器驱动电流设置，使用请同时注意CONFIG寄存器相关配置
查数据手册的Figure 15，得IDRIVE值（10进制），INIT_DRIVE值不使用，保持默认
使用CH0_IDRIVE［15:11］时，Rp Override须打开
使用CH0_INIT_IDRIVE［10:6］时，保证AUTO_AMP_DIS位不置位
*/
//WordWrite1314（MUX_CONFIG，0x801）;
/* 多通道转换选择，输入尖峰脉冲滤波器带宽选择，使用请同时注意CONFIG寄存器相关配置！
（a）置AUTOSCAN_EN位为b1使能连续模式（sequential mode）
（b）置RR_SEQUENCE位为b00使能两个通道的数据转换（channel 0，channel 1）
（c）置DEGLITCH位为b100设定输入尖峰脉冲滤波器带宽，此值必须高于谐振频率fTank！
*/
//WordWrite1314（OFFSET_CH0，0x00）;
/*频率偏移（补偿）设置
可以设置从每个数据值中减去偏移值，以补偿频率偏移或最大化动态范围的样本数据
fOFFSET0 = CH0_OFFSET * （fREF0/2^16）
且偏移值应小于 fSENSORx_MIN / fREFx
*/
//WordWrite1314（RESET_DEV，0x00）;
/*输出增益设置，［10:9］，对所有通道有效
对于传感器信号变化量小于满量程25％的系统，设置输出增益可以提供更高的分辨率（精度）
*/
/*
状态寄存器：STATUS，ERROR_CONFIG
*/
WordWrite1314（CONFIG，0x1501）;
/*默认连续转换（单）通道0，睡眠模式关，Rp Override开
低功耗模式关，传感器自动幅度校正（AUTO_AMP）关，Ref时钟源选外部时钟源
INTB中断开，高电流驱动关*/
}
/*读取LDC1314转换结果，输入参数为选择通道数*/
uint LDC1314_Result（uchar Channal）
{
uint temp=0;
switch（Channal）
{
case 0x00：
temp=WordRead1314（DATA_CH0）; //通道0
break;
case 0x01：
temp=WordRead1314（DATA_CH1）; //通道1
break;
case 0x02：
temp=WordRead1314（DATA_CH2）; //通道2
break;
case 0x03：
temp=WordRead1314（DATA_CH3）; //通道3
break;
default ：
break;
}
while（（temp&0xF000）！=0）;
/*有错误Flag！，有输出增益时注意此句，可能出错！
0x000 = under range，0xfff = over range
*/
return temp;
}
LDC1314.H文件
#ifndef __LDC1314_H
#define __LDC1314_H
#include 《msp430f169.h》
#include “config.h”
static void I2C_Init（）;
static void I2C_Start（）;
static void I2C_Stop（）;
static void I2C_SendACK（uchar ack）;
static uchar I2C_RecvACK（）;
static uchar I2C_SendByte（uchar dat）;
static uchar I2C_RecvACK（）;
static void WordWrite1314（uchar REG_Address，uint REG_data）;
static uint WordRead1314（uchar REG_Address）;
void InitLDC1314（void）;
uint LDC1314_Result（uchar Channal）;
//****定义LDC1314硬件接口（不同硬件修改此处即可）***********
#define LDC1314DIR P1DIR
#define LDC1314OUT P1OUT
#define LDC1314IN P1IN
#define LDC_SCL BIT2
#define LDC_SDA BIT3
#define LDC_INTB BIT4//中断
#define LDC_SD BIT5//置高，则进入掉电模式
//*********I2C硬件相关接口函数**************
#define LDC_SCL_OUT（） LDC1314DIR |= LDC_SCL // SCL脚输出
#define LDC_SCL_H（） LDC1314OUT |= LDC_SCL // SCL拉高
#define LDC_SCL_L（） LDC1314OUT &= ~LDC_SCL // SCL拉低
#define LDC_SDA_OUT（） LDC1314DIR |= LDC_SDA // SDA脚输出
#define LDC_SDA_H（） LDC1314OUT |= LDC_SDA // SDA拉高
#define LDC_SDA_L（） LDC1314OUT &= ~LDC_SDA // SDA拉低
#define LDC_SDA_IN（） LDC1314DIR &= ~LDC_SDA // SDA脚输入
#define LDC_SDA_DAT（） （LDC1314IN&LDC_SDA） // SDA输入数据
#define SlaveAddress 0x2A //IIC写入时的地址字节数据，+1为读取，ADDR接高电平，地址则为0x2B
#define DATA_CH0 0x00 //Channel 0 Conversion Result and Error Status
#define DATA_CH1 0x02
#define DATA_CH2 0x04
#define DATA_CH3 0x06
#define RCOUNT_CH0 0x08 //Reference Count setting for Channel 0
#define RCOUNT_CH1 0x09
#define RCOUNT_CH2 0x0A
#define RCOUNT_CH3 0x0B
#define OFFSET_CH0 0x0C //Offset value for Channel 0
#define OFFSET_CH1 0x0D
#define OFFSET_CH2 0x0E
#define OFFSET_CH3 0x0F
#define SETTLECOUNT_CH0 0x10 //Channel 0 Settling Reference Count
#define SETTLECOUNT_CH1 0x11
#define SETTLECOUNT_CH2 0x12
#define SETTLECOUNT_CH3 0x13
#define CLOCK_DIVIDERS_CH0 0x14
#define CLOCK_DIVIDERS_CH1 0x15
#define CLOCK_DIVIDERS_CH2 0x16
#define CLOCK_DIVIDERS_CH3 0x17
#define STATUS 0x18 //Device Status Report
#define ERROR_CONFIG 0x19 //Error Reporting Configuration
#define MUX_CONFIG 0x1A //Channel Multiplexing Configuration
#define CONFIG 0x1B //Conversion Configuration
#define RESET_DEV 0x1C //Reset Device
#define DRIVE_CURRENT_CH0 0x1E //Channel 0 sensor current drive configuration
#define DRIVE_CURRENT_CH1 0x1F
#define DRIVE_CURRENT_CH2 0x20
#define DRIVE_CURRENT_CH3 0x21
#define MANUFACTURER_ID 0x7E //厂商ID，默认值0x5449
#define DEVICE_ID 0x7F //设备ID，默认值0x3054
#endif
