STM32F103C8T6驱动LDC1614测试程序

一、LDC1614芯片简介

LDC1614是德州仪器（TI）推出的4通道电感式传感控制器，通过检测电感线圈的频率变化，实现对导电物体（如金属）的距离、位置或材质的高精度测量。其核心特性包括：

4个独立传感通道，支持多目标检测；
I2C接口（地址0x2A，7位），兼容标准/快速模式；
可编程驱动电流（1.5mA~32mA），适配不同线圈；
分辨率达28位，测量精度±1%；
低功耗模式，适合电池供电场景。

二、硬件连接

2.1 核心连接表

LDC1614引脚	STM32F103C8T6引脚	功能说明
SCL	PB6 (I2C1_SCL)	I2C时钟线
SDA	PB7 (I2C1_SDA)	I2C数据线
VDD	3.3V	电源 (2.3V~3.6V)
GND	GND	地线
INTB	PA0 (可选)	中断输出（低有效）
CLKIN	悬空（内部RC振荡）	外部时钟输入（可选）

2.2 线圈连接

LDC1614需外接电感线圈（如PCB螺旋线圈，直径5~20mm），线圈两端接LDC1614的CH0-CH3引脚（每个通道对应一个线圈）。

三、STM32 I2C配置（标准库）

3.1 I2C初始化函数

c 复制代码

#include "stm32f10x.h"
#include "i2c.h"

void I2C1_Init(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;
    
    // 使能时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE);
    
    // 配置PB6(SCL)、PB7(SDA)为复用开漏输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;  // 复用开漏
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    
    // I2C1配置
    I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;
    I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;  // 2:1占空比
    I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = 0x00;  // 主机地址（可忽略）
    I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;  // 使能ACK
    I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;  // 7位地址
    I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 100000;  // 100kHz（标准模式）
    I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStructure);
    
    I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);  // 使能I2C1
}

3.2 I2C读写函数

c 复制代码

// I2C发送数据（寄存器地址+数据）
void I2C_WriteReg(uint8_t dev_addr, uint8_t reg_addr, uint16_t data) {
    while (I2C_GetFlagStatus(I2C1, I2C_FLAG_BUSY));  // 等待总线空闲
    
    // 发送起始信号
    I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));  // EV5
    
    // 发送设备地址（写）
    I2C_Send7bitAddress(I2C1, dev_addr<<1, I2C_Direction_Transmitter);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));  // EV6
    
    // 发送寄存器地址
    I2C_SendData(I2C1, reg_addr);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));  // EV8
    
    // 发送数据（16位分两次发送）
    I2C_SendData(I2C1, (uint8_t)(data >> 8));  // 高8位
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
    I2C_SendData(I2C1, (uint8_t)(data & 0xFF));  // 低8位
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
    
    // 发送停止信号
    I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
}

// I2C读取数据（寄存器地址+读取数据）
uint16_t I2C_ReadReg(uint8_t dev_addr, uint8_t reg_addr) {
    uint16_t data = 0;
    
    while (I2C_GetFlagStatus(I2C1, I2C_FLAG_BUSY));
    
    // 发送起始信号
    I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));  // EV5
    
    // 发送设备地址（写）
    I2C_Send7bitAddress(I2C1, dev_addr<<1, I2C_Direction_Transmitter);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));  // EV6
    
    // 发送寄存器地址
    I2C_SendData(I2C1, reg_addr);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));  // EV8
    
    // 发送重复起始信号
    I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));  // EV5
    
    // 发送设备地址（读）
    I2C_Send7bitAddress(I2C1, dev_addr<<1, I2C_Direction_Receiver);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED));  // EV6
    
    // 读取数据（16位）
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED));  // EV7
    data = I2C_ReceiveData(I2C1) << 8;  // 高8位
    I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, DISABLE);  // 最后一次读取关闭ACK
    I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);  // 发送停止信号
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED));  // EV7
    data |= I2C_ReceiveData(I2C1);  // 低8位
    
    I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, ENABLE);  // 恢复ACK
    return data;
}

四、LDC1614初始化与配置

4.1 寄存器定义（关键寄存器）

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// LDC1614寄存器地址（部分）
#define LDC1614_DEV_ADDR   0x2A  // 7位I2C地址
#define REG_DATA_CH0      0x00  // 通道0数据寄存器（28位）
#define REG_DATA_CH1      0x02  // 通道1数据寄存器（28位）
#define REG_DATA_CH2      0x04  // 通道2数据寄存器（28位）
#define REG_DATA_CH3      0x06  // 通道3数据寄存器（28位）
#define REG_RCOUNT_CH0    0x08  // 通道0转换计数寄存器
#define REG_OFFSET_CH0    0x0C  // 通道0偏移寄存器
#define REG_SETTLECOUNT_CH0 0x10  // 通道0稳定计数寄存器
#define REG_CLOCK_DIVIDERS_CH0 0x14  // 通道0时钟分频寄存器
#define REG_CONFIG         0x1A  // 全局配置寄存器
#define REG_MUX_CONFIG     0x1B  // 多路复用配置寄存器
#define REG_DRIVE_CURRENT  0x1E  // 驱动电流寄存器

4.2 LDC1614初始化函数

c 复制代码

void LDC1614_Init(void) {
    // 1. 复位芯片（写入CONFIG寄存器，bit15=1）
    I2C_WriteReg(LDC1614_DEV_ADDR, REG_CONFIG, 0x8000);
    delay_ms(10);  // 等待复位完成
    
    // 2. 配置全局参数（CONFIG寄存器）
    // bit15=0（正常工作）, bit14=1（启用INTB）, bit13=0（连续转换模式）
    // bit12-10=000（分频系数1）, bit9-0=0x000（保留）
    I2C_WriteReg(LDC1614_DEV_ADDR, REG_CONFIG, 0x4000);
    
    // 3. 配置多路复用（MUX_CONFIG寄存器）
    // bit15-13=000（通道序列0-3）, bit12=0（自动扫描）, bit11-8=0x0F（所有通道使能）
    // bit7-6=00（SETTLECOUNT分频）, bit5-0=0x00（保留）
    I2C_WriteReg(LDC1614_DEV_ADDR, REG_MUX_CONFIG, 0x0F00);
    
    // 4. 配置驱动电流（DRIVE_CURRENT寄存器）
    // CH0-CH3驱动电流：0x1F（约16mA，根据线圈调整）
    I2C_WriteReg(LDC1614_DEV_ADDR, REG_DRIVE_CURRENT, 0x1F1F1F1F);
    
    // 5. 配置通道0参数（以CH0为例）
    I2C_WriteReg(LDC1614_DEV_ADDR, REG_RCOUNT_CH0, 0x0FFF);  // 转换计数（最大值）
    I2C_WriteReg(LDC1614_DEV_ADDR, REG_SETTLECOUNT_CH0, 0x0400);  // 稳定计数（1024 cycles）
    I2C_WriteReg(LDC1614_DEV_ADDR, REG_CLOCK_DIVIDERS_CH0, 0x1001);  // 时钟分频（1:1）
    I2C_WriteReg(LDC1614_DEV_ADDR, REG_OFFSET_CH0, 0x0000);  // 偏移量0
}

参考代码 STM32F103C8T6驱动LDC1614测试程序 www.youwenfan.com/contentcss/183148.html

五、数据读取与处理

5.1 读取通道数据

LDC1614每个通道数据为28位，存储在2个16位寄存器中（高12位+低16位），需拼接后转换为实际频率值。

c 复制代码

// 读取通道0数据（28位）
uint32_t LDC1614_ReadCh0(void) {
    uint16_t data_high = I2C_ReadReg(LDC1614_DEV_ADDR, REG_DATA_CH0);  // 高12位（bit15-4）
    uint16_t data_low = I2C_ReadReg(LDC1614_DEV_ADDR, REG_DATA_CH0+1);  // 低16位（bit15-0）
    uint32_t data_28bit = ((uint32_t)(data_high & 0x0FFF) << 16) | data_low;  // 拼接28位
    return data_28bit;
}

5.2 数据转换为频率

LDC1614的输出频率为：

fOUT=fREF×228RCOUNT×DATAf_{OUT}=\frac{f_{REF}×2^{28}}{RCOUNT×DATA}fOUT=RCOUNT×DATAfREF×228

其中：

fREFf_{REF}fREF：参考频率（由CLKIN或内部RC决定，默认4MHz）；
RCOUNTRCOUNTRCOUNT：转换计数值（REG_RCOUNT_CH0，如0x0FFF=4095）；
DATADATADATA：28位数据（LDC1614_ReadCh0()返回值）。

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float LDC1614_DataToFreq(uint32_t data_28bit) {
    const float f_ref = 4000000;  // 参考频率4MHz
    const uint16_t rcount = 0x0FFF;  // RCOUNT值（4095）
    float freq = (f_ref * (1UL << 28)) / (rcount * data_28bit);  // 计算频率（Hz）
    return freq;
}

六、主程序测试流程

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#include "stm32f10x.h"
#include "i2c.h"
#include "ldc1614.h"
#include "usart.h"  // 串口初始化（用于打印数据）

int main(void) {
    SystemInit();  // 系统时钟初始化（72MHz）
    USART1_Init(115200);  // 串口初始化（波特率115200）
    I2C1_Init();  // I2C初始化
    LDC1614_Init();  // LDC1614初始化
    
    printf("LDC1614 Test Start...\r\n");
    
    while (1) {
        // 读取通道0数据
        uint32_t data_ch0 = LDC1614_ReadCh0();
        float freq_ch0 = LDC1614_DataToFreq(data_ch0);
        
        // 打印结果（串口）
        printf("CH0 Data: 0x%08lX, Freq: %.2f Hz\r\n", data_ch0, freq_ch0);
        
        delay_ms(500);  // 500ms刷新一次
    }
}

七、测试结果与分析

7.1 预期输出

通过串口助手（如XCOM）可观察到类似以下数据：

c 复制代码

LDC1614 Test Start...
CH0 Data: 0x07A1203F, Freq: 123456.78 Hz
CH0 Data: 0x079F3045, Freq: 123987.65 Hz
...

当金属物体靠近线圈时，频率会降低（电感增大），远离时频率升高（电感减小）。

7.2 常见问题排查

问题现象	可能原因	解决方案
无数据输出	I2C通信失败	检查接线（SCL/SDA是否接反）、上拉电阻（4.7kΩ）
数据全0或全F	线圈未连接或损坏	用万用表测量线圈电阻（应<10Ω）
频率值异常（如0Hz）	RCOUNT或DRIVE_CURRENT配置错误	检查REG_RCOUNT_CH0和REG_DRIVE_CURRENT寄存器值

八、总结

本测试程序实现了STM32F103C8T6对LDC1614的基础驱动，包括I2C通信、寄存器配置、数据读取与转换。通过串口打印的28位数据和频率值，可验证LDC1614的正常工作。实际应用中，需根据线圈参数（电感、Q值）调整驱动电流 和RCOUNT，以优化测量范围和精度。

扩展方向：

添加多通道数据读取（CH1-CH3）；
实现距离-频率校准曲线（通过实验数据拟合）；
结合中断功能（INTB引脚）实现低功耗检测。