Texas Instruments LDC-HALL-HMI-EVM評(píng)估模塊 (EVM) 采用電感和霍爾效應(yīng)傳感技術(shù)提供人機(jī)界面。Texas Instruments LDC-HALL-HMI-EVM中的電感傳感器件可在無(wú)縫表面上創(chuàng)建八個(gè)不同觸摸按鈕。該霍爾效應(yīng)傳感器用于創(chuàng)建可旋轉(zhuǎn)的磁撥盤(pán)，用作額外按鈕。

數(shù)據(jù)手冊(cè)；*附件：Texas Instruments LDC-HALL-HMI-EVM評(píng)估模塊 (EVM)數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

特性

• 無(wú)縫觸摸表面
• 壓感觸控按鈕
• 非接觸式磁力表盤(pán)
• 通過(guò)一個(gè)器件推轉(zhuǎn)撥盤(pán)
• 集成坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計(jì)算機(jī) (CORDIC) 算法

評(píng)估模塊元件

基于LDC-HALL-HMI-EVM的人機(jī)界面評(píng)估模塊技術(shù)解析

一、模塊概述與設(shè)計(jì)背景

LDC-HALL-HMI-EVM是德州儀器(TI)推出的一款創(chuàng)新性人機(jī)界面(HMI)評(píng)估模塊，融合了電感式觸摸按鈕和磁霍爾撥盤(pán)技術(shù)。該模塊基于TIDA-060039參考設(shè)計(jì)，核心器件包括：

• ?LDC3114?：實(shí)現(xiàn)電感式觸摸按鈕功能
• ?TMAG5273?：提供非接觸式磁霍爾撥盤(pán)控制
• ?DRV2605?：觸覺(jué)反饋驅(qū)動(dòng)器

模塊通過(guò)3D打印外殼集成了完整的機(jī)械結(jié)構(gòu)，包含預(yù)裝配的磁鐵、彈簧和按鈕表面，為開(kāi)發(fā)者提供即用型評(píng)估平臺(tái)。

二、核心硬件架構(gòu)

2.1 主要功能單元

1. ?電感式觸摸系統(tǒng)?：
   • 采用雙LDC3114器件，共支持8個(gè)觸摸通道
   • 每個(gè)LDC3114管理4個(gè)線(xiàn)圈按鈕，采用差分測(cè)量架構(gòu)
   • 集成MAXWIN算法實(shí)現(xiàn)多按鈕沖突處理
2. ?磁霍爾撥盤(pán)系統(tǒng)?：
   • 使用TMAG5273三軸線(xiàn)性霍爾傳感器
   • 12段角度檢測(cè)，通過(guò)LED環(huán)形指示燈顯示位置
   • 支持按下切換操作模式
3. ?輔助功能模塊?：
   • DRV2605觸覺(jué)反饋驅(qū)動(dòng)器(支持LRA/ERM馬達(dá))
   • TCA9534 I/O擴(kuò)展器控制LED陣列
   • PCA9543 I2C多路復(fù)用器管理總線(xiàn)連接

2.2 電源管理系統(tǒng)

• ?多電壓域設(shè)計(jì)?：
  • 5V輸入(通過(guò)USB或外部電源)
  • TLV75518提供3.3V/500mA輸出
  • 專(zhuān)用1.8V LDO為L(zhǎng)DC3114供電
• ?去耦網(wǎng)絡(luò)?：
  • 每電源引腳配置0.1μF+1μF MLCC組合
  • 關(guān)鍵信號(hào)路徑采用220pF C0G電容濾波

三、操作模式詳解

3.1 模式切換機(jī)制

通過(guò)按壓磁霍爾撥盤(pán)中心實(shí)現(xiàn)四種工作模式切換，LED狀態(tài)實(shí)時(shí)指示當(dāng)前模式：

1. ? 模式1(默認(rèn)) ?：
   • 啟用LDC3114基線(xiàn)跟蹤算法
   • 數(shù)字輸出直接驅(qū)動(dòng)按鈕LED
   • MAXWIN功能激活(單側(cè)單按鈕響應(yīng))
2. ?模式2?：
   • 保持基線(xiàn)跟蹤，監(jiān)測(cè)各通道原始數(shù)據(jù)
   • 通過(guò)I2C上報(bào)所有按鈕狀態(tài)
   • LED亮度隨按壓力度線(xiàn)性變化
3. ?模式3/4?：
   • 禁用基線(xiàn)跟蹤算法
   • 分別監(jiān)測(cè)左/右側(cè)按鈕原始數(shù)據(jù)
   • 數(shù)據(jù)通過(guò)GUI可視化顯示

3.2 磁撥盤(pán)統(tǒng)一功能

• 角度檢測(cè)始終有效(12分段)
• LED環(huán)形指示燈實(shí)時(shí)反饋位置
• 按下動(dòng)作觸發(fā)模式切換事件

四、軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境

4.1 GUI軟件架構(gòu)

• ?跨平臺(tái)支持?：Windows/Mac/Linux
• ?瀏覽器版?：基于TI GUI Composer框架
• ?離線(xiàn)版本?：可下載本地運(yùn)行

4.2 關(guān)鍵功能界面

1. ?設(shè)備連接管理?：
   • 自動(dòng)/手動(dòng)端口選擇
   • 連接狀態(tài)實(shí)時(shí)指示
   • 驅(qū)動(dòng)程序一鍵安裝
2. ?數(shù)據(jù)可視化?：
   • 原始電感數(shù)據(jù)波形顯示
   • 可調(diào)采樣率(1-10kHz)
   • 數(shù)據(jù)導(dǎo)出/導(dǎo)入功能
3. ?固件更新?：
   • 支持DFU模式燒錄
   • 自動(dòng)檢測(cè)新版本
   • 故障恢復(fù)機(jī)制

4.3 SCB控制器編程

• 通過(guò)USB串口進(jìn)入DFU模式：
  • 軟件命令："bsl"
  • 硬件方式：短接測(cè)試點(diǎn)+復(fù)位

五、典型應(yīng)用場(chǎng)景

1. ?家電控制面板?：
   • 防水的非接觸式操作
   • 油污環(huán)境可靠檢測(cè)
   • 觸覺(jué)反饋增強(qiáng)用戶(hù)體驗(yàn)
2. ?工業(yè)人機(jī)界面?：
   • 戴手套操作支持
   • 抗電磁干擾設(shè)計(jì)
   • 寬溫區(qū)工作(-40℃~85℃)
3. ?汽車(chē)中控系統(tǒng)?：
   • 符合AEC-Q200標(biāo)準(zhǔn)
   • 振動(dòng)反饋提高駕駛安全性
   • 自定義LED照明方案

六、設(shè)計(jì)參考指南

6.1 PCB布局建議

• ?電感走線(xiàn)?：
  • 長(zhǎng)度匹配(±50mil)
  • 避免直角轉(zhuǎn)彎
  • 與數(shù)字信號(hào)隔離
• ?電源分配?：
  • 星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
  • 獨(dú)立接地層
  • 熱過(guò)孔陣列

6.2 元件選型要點(diǎn)

1. ?電感線(xiàn)圈?：
   • 推薦6-8mm直徑
   • 4-6層PCB繞組
   • 0.1-0.2mm線(xiàn)寬
2. ?磁鐵配置?：
   • N42釹磁鐵
   • 直徑1/4"，厚度1/8"
   • 徑向磁化方向
3. ?觸覺(jué)馬達(dá)?：
   • 170Hz諧振頻率
   • 3V驅(qū)動(dòng)電壓
   • 線(xiàn)性共振型(LRA)

七、性能評(píng)估數(shù)據(jù)

1. ?觸摸檢測(cè)?：
   • 分辨率：0.1mm位移
   • 響應(yīng)時(shí)間：<5ms
   • 檢測(cè)距離：0-3mm
2. ?角度檢測(cè)?：
   • 分辨率：30°
   • 重復(fù)精度：±1°
   • 轉(zhuǎn)速限制：600RPM
3. ?系統(tǒng)功耗?：
   • 待機(jī)模式：<1mA
   • 全功能運(yùn)行：35mA
   • 觸覺(jué)反饋瞬時(shí)：80mA