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×sqrt（L ×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