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感谢LDC1101和STM32F031K6,享受高分辨率电感到数字转换

电感与数字相遇

LDC1101 click with Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

已发布 10月 01, 2024

点击板

LDC1101 click

开发板

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F031K6

我们的电感转数字转换器解决方案重新定义了精密传感,提供无与伦比的准确性和多功能性,适用于汽车、自动化和医疗等行业的应用。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

LDC1101 Click 基于德州仪器的LDC1101,这是一款集成的高分辨率、高速电感到数字转换器。该IC是一款多功能电感转换器,用于快速、短距离、非接触式的物体位置、旋转或运动检测。由于其技术允许在恶劣环境中进行精确和可靠的电感感应,LDC1101非常适合工业和汽车应用。LDC1101使用标准的SPI接口与主机MCU通信。两个感应核心独立工作。一个核心提供16位分辨率的快速阻抗和电感(RP+L)读数,而另一个核心提供24位高分辨率的电感(LHR)测量。在RP+L模式下无需输入时钟,但LHR模式需要在CLKIN引脚上提供时钟信号。因此,CLKIN引脚路由到mikroBUS™ PWM引脚。没有该引脚上的有效时钟,LHR模式将不可用。LDC1101提供两种低功耗模式:关机模式和睡眠模式。在这两种模式下,IC不会主动运行任何转换。在关机模式下,LDC1101的所有部分都被关闭,因此消耗最少的电流。在睡眠模式下,LDC1101的逻辑部分变

得活跃,并用于配置工作参数。配置IC只有在睡眠模式下才有效。在活动模式下,整个IC变得操作,消耗最多的电量。主要工作原理基于测量由PCB铜迹线和电容器形成的LC振荡器的参数:当导电物体接近时,它会与LDC1101 IC驱动的LC振荡器磁性耦合。然后,LDC1101测量维持振荡所需的能量。振荡器电路的功率损失与导电物体的阻抗成正比,然后采样并成为可用的数字值。由于阻抗值受物体距离影响,因此可以用来确定其与LC振荡器的距离。同样,可以通过固定的已知距离和导电物体测量阻抗(和电感)参数来确定其成分。在这种情况下,PCB铜迹线成为阻抗传感器。当需要更精确的电感感应时,LHR模式是更好的选择。与阻抗不同,导电物体的电感不受其温度的太大影响。利用LDC1101测量LC振荡器的谐振频率的能力,还可以精确测量物体的距离。LC振荡器的谐振频率受与其磁性耦合的导电物体的影响。LC振荡器的谐振频率是电感的函

数,因此通过测量谐振频率的变化,可以非常准确地计算导电物体的影响及其距离。然而,要使用LHR模式,需要在mikroBUS™ PWM引脚上提供精确的时钟信号。集成的中断引擎允许向主机MCU报告各种事件。例如,在结果被另一个转换周期破坏之前读取数据很重要。中断可以在RP+L模式和LHR模式的转换周期结束时触发,以便MCU在下一个转换开始之前获取数据。当阈值被超过时,LDC1101也可以触发中断。如果转换数据低于或高于配置的电感和阻抗参数阈值,将触发中断事件。根据中断类型,在中断的情况下,LDC1101的INTB引脚将被驱动到低逻辑电平。此引脚与SDO引脚复用,因此在使用此引脚作为中断输出时需要遵循某些程序:除了将SDO/INTB引脚配置为中断引脚外,还需要将板载SMD跳线切换到适当位置,将中断信号路由到mikroBUS™的INT引脚。

LDC1101 Click top side image
LDC1101 Click bottom side image

功能概述

开发板

Nucleo 32开发板搭载STM32F031K6 MCU,提供了一种经济且灵活的平台,适用于使用32引脚封装的STM32微控制器进行实验。该开发板具有Arduino™ Nano连接性,便于通过专用扩展板进行功能扩展,并且支持mbed,使其能够无缝集成在线资源。板载集成

ST-LINK/V2-1调试器/编程器,支持通过USB重新枚举,提供三种接口:虚拟串口(Virtual Com port)、大容量存储和调试端口。该开发板的电源供应灵活,可通过USB VBUS或外部电源供电。此外,还配备了三个LED指示灯(LD1用于USB通信,LD2用于电源

指示,LD3为用户可控LED)和一个复位按钮。STM32 Nucleo-32开发板支持多种集成开发环境(IDEs),如IAR™、Keil®和基于GCC的IDE(如AC6 SW4STM32),使其成为开发人员的多功能工具。

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

32

RAM (字节)

4096

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-32是扩展您的开发板功能的理想选择,专为STM32 Nucleo-32引脚布局设计。Click Shield for Nucleo-32提供了两个mikroBUS™插座,可以添加来自我们不断增长的Click板™系列中的任何功能。从传感器和WiFi收发器到电机控制和音频放大器,我们应有尽有。Click Shield for Nucleo-32与STM32 Nucleo-32开发板兼容,为用户提供了一种经济且灵活的方式,使用任何STM32微控制器快速创建原型,并尝试各种性能、功耗和功能的组合。STM32 Nucleo-32开发板无需任何独立的探针,因为它集成了ST-LINK/V2-1调试器/编程器,并随附STM32全面的软件HAL库和各种打包的软件示例。这个开发平台为用户提供了一种简便且通用的方式,将STM32 Nucleo-32兼容开发板与他们喜欢的Click板™结合,应用于即将开展的项目中。

Click Shield for Nucleo-32 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PA4
CS
SPI Clock
PB3
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB5
MOSI
Power supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Time-Base Clock
PA8
PWM
Interrupt
PA12
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

LDC1101 click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-144 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-144 front image hardware assembly
Nucleo 144 with STM32L4A6ZG MCU front image hardware assembly
Stepper 22 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Board mapper by product8 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
STM32 M4 Clicker HA MCU/Select Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

软件支持

库描述

此库包含LDC1101 Click驱动程序的API。

关键功能:

  • ldc1101_get_rp_data - 读取RP数据的功能

  • ldc1101_get_l_data - 读取L数据的功能

  • ldc1101_get_interrupt - 获取中断引脚状态的功能

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * \file 
 * \brief Ldc1101 Click example
 * 
 * # Description
 * Example demonstrates measurement of inductance change depending on the linear motion of the metal object.
 * Induction of the linear metal position depends on the type of metal and the configuration.
 * 
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes I2C module and sets CS pin as OUTPUT and PWM and INT pin sa INPUT.
 * Driver intialization, standard configurations and start measurement.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads RP data and logs data to USBUART every 1 sec.
 * 
 * \author Nenad Filipovic
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "ldc1101.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static ldc1101_t ldc1101;
static log_t logger;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    ldc1101_cfg_t cfg;

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, "---- Application Init ----" );

    //  Click initialization.

    ldc1101_cfg_setup( &cfg );
    LDC1101_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    ldc1101_init( &ldc1101, &cfg );

    log_printf( &logger, "     LDC1101 Click\r\n" );
    log_printf( &logger, "------------------------\r\n" );
    
    ldc1101_default_cfg ( &ldc1101 );
    Delay_ms ( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    uint16_t rp_data;
    
    rp_data = ldc1101_get_rp_data( &ldc1101 );
    log_printf( &logger, " Inductive Linear Position : %u\r\n", rp_data );
    
    Delay_ms ( 1000 );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}


// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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