这里介绍Ti公司的一款低功耗高精度的电容传感器芯片FDC2214，这里我们主要讲的是其简单配置及其使用。
以下大多数的图片都来自于FDC2214的芯片手册，本人只是用来讲解，不做它用。（如有更多需要，自行前往Ti官网进行下载）
首先我们先来看一下芯片的主要特性：
从芯片手册上可知，其供电电压为2.7V到3.6V，谐振频率从10kHz to 10MHz,数据位数为28位，即精度为1/2^28,FDC2214有4个采集通道，其与MCU的通信方式为IIC。
这里我们用软件IIC来实现与FDC2214的通信。
其次我们来看一下芯片的引脚图：
通过芯片手册我们可知写时序为：
读时序为：
读完整个芯片手册我们发现，其从机的地址说的并不是很清楚，这里通过测试发现其从机地址（FDC2214为从机）如下
当ADDR为低时：0x2A，这里二进制表示为0010 1010，这里我们需要移除最高位，即为010 1010_，这里当最后一位为低时表示向FDC2214写入数据，为高时，是读出数据。
及ADDR = L：0x54为写，0x55为读；
同理当ADDR = H：0x56为写，0x57为读；
即通信的原理框图如下（以ADDR为低为例）：
（1） 写时序：
（2）读时序：
了解完时序之后，我们就可以开始进行寄存器的配置，这里芯片手册上已经给出该怎么配置，如下图：
这里不细说每个寄存器是干什么的，如有需要，可以参照芯片手册，这里，我们需要改一个寄存器的配置，就是地址为0x1A的寄存器,
该寄存器的值如下：
这里我们需要配置第9位，将其配置为0，使用内部晶振，那么0x1A寄存器的值改为 0x1401。
这里我们开始写程序，
这里IIC的程序，我们使用的是正点原子的库，其库函数如下：
//IIC
void IIC_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7); //PB6,PB7
}
//
void IIC_Start(void)
{
SDA_OUT();
IIC_SDA=1;
IIC_SCL=1;
delay_us(4);
IIC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to low
delay_us(4);
IIC_SCL=0;
}
//
void IIC_Stop(void)
{
SDA_OUT();
IIC_SCL=0;
IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to high
delay_us(4);
IIC_SCL=1;
IIC_SDA=1;
delay_us(4);
}
u8 IIC_Wait_Ack(void)
{
u8 ucErrTime=0;
SDA_IN();
IIC_SDA=1;delay_us(1);
IIC_SCL=1;delay_us(1);
while(READ_SDA)
{
ucErrTime++;
if(ucErrTime>250)
{
IIC_Stop();
return 1;
}
}
IIC_SCL=0;
return 0;
}
//Set up ACK
void IIC_Ack(void)
{
IIC_SCL=0;
SDA_OUT();
IIC_SDA=0;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=0;
}
//Set up NACK(NO ACK)
void IIC_NAck(void)
{
IIC_SCL=0;
SDA_OUT();
IIC_SDA=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=0;
}
//IIC Send Byte
void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{
u8 t;
SDA_OUT();
IIC_SCL=0;
for(t=0;t<8;t++)
{
//IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
if((txd&0x80)>>7)
IIC_SDA=1;
else
IIC_SDA=0;
txd<<=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=0;
delay_us(2);
}
}
//ack = 0 send Nack ack = 1 send ACK
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{
unsigned char i,receive=0;
SDA_IN();
for(i=0;i<8;i++ )
{
IIC_SCL=0;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
receive<<=1;
if(READ_SDA)receive++;
delay_us(1);
}
if (!ack)
IIC_NAck();
else
IIC_Ack();
return receive;
}
void IIC_Init(void)函数是初始化 SCL，SDA两个引脚；
void IIC_Start(void) 函数是产生START信号；
void IIC_Stop(void)函数是产生STOP信号；
u8 IIC_Wait_Ack(void)函数是接收从机发送的ACK；
void IIC_Ack(void)函数是主机读完数据后产生应答信号；
void IIC_NAck(void) 函数是主机读完数据后不产生应答信号；
void IIC_Send_Byte(u8 txd) 函数是发送一个字节的数据；
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)函数是接收一个字节的数据；
这里我们还需要配置与FDC2214通信的函数，向FDC2214寄存器写的函数为
//这里 FDC_Address_W =0x54
void FDC_write_reg(u8 addr,u16 value) //addr 为寄存器地址，value为需要写入的寄存器数据
{
IIC_Start(); //产生START信号
IIC_Send_Byte(FDC_Address_W); //发送从机地址和写信号
IIC_Wait_Ack(); //等待ACK
IIC_Send_Byte(addr); //发送需要写入的寄存器地址
IIC_Wait_Ack(); //等待ACK
IIC_Send_Byte(value>>8); //发送高8位数据
IIC_Wait_Ack(); //等待ACK
IIC_Send_Byte(value&0xFF); //发送低8位数据
IIC_Wait_Ack(); //等待ACK
IIC_Stop(); //产生STOP信号
delay_ms(1);
}
从FDC2214读16位数据的函数如下：
//FDC_Address_W =0x54
//FDC_Address_R =0x55
//Receive_Date[] 为接收数据的数组
//C_Data 为一个16位无符号的整型
u16 FDC_read_reg(u8 addr)
{
IIC_Start(); //产生START信号
IIC_Send_Byte(FDC_Address_W); //发送写命令
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(addr); //发送需要读的寄存器的地址
IIC_Wait_Ack();
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(FDC_Address_R); //发送读命令
IIC_Wait_Ack();
Receive_Date[0]=IIC_Read_Byte(1); //读高8位
Receive_Date[1]=IIC_Read_Byte(0); //读低8位
IIC_Stop(); //产生STOP信号
C_Data=(Receive_Date[0]<<8)+ Receive_Date[1];
return C_Data;
}从FDC2214读高8位数据的函数如下：
u8 FDC_read_reg_high(u8 addr)
{
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(FDC_Address_W);
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(addr);
IIC_Wait_Ack();
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(FDC_Address_R);
IIC_Wait_Ack();
Receive_Date[0]=IIC_Read_Byte(1);
Receive_Date[1]=IIC_Read_Byte(0);
IIC_Stop();
return Receive_Date[0];
}从FDC2214读低8位数据的函数如下：
u8 FDC_read_reg_low(u8 addr)
{
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(FDC_Address_W);
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(addr);
IIC_Wait_Ack();
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(FDC_Address_R);
IIC_Wait_Ack();
Receive_Date[0]=IIC_Read_Byte(1);
Receive_Date[1]=IIC_Read_Byte(0);
IIC_Stop();
return Receive_Date[1];
}FDC2214初始化的函数如下：
void FDC_Start(void)
{
FDC_write_reg(0x08,0x8329); //(CHx_RCOUNT*16)/55M ==9.76ms，,每10ms左右可以读一次值
FDC_write_reg(0x09,0x8329);
FDC_write_reg(0x0A,0x8329);
FDC_write_reg(0x0B,0x8329);
FDC_write_reg(0x10,0x000A); //设置4个通道最小稳定时间
FDC_write_reg(0x11,0x000A);
FDC_write_reg(0x12,0x000A);
FDC_write_reg(0x13,0x000A);
FDC_write_reg(0x14,0x1001); //时钟除以1，设置传感器频率在0.01M到8.5M之间
FDC_write_reg(0x15,0x1001);
FDC_write_reg(0x16,0x1001);
FDC_write_reg(0x17,0x1001);
FDC_write_reg(0x19,0x0000); //不设置中断标志位
FDC_write_reg(0x1B,0xC20D);//使能0,1,2,3通道，且带宽设置为10M
FDC_write_reg(0x1E,0x8000); //设置4个通道的驱动电流
FDC_write_reg(0x1F,0x8000);
FDC_write_reg(0x20,0x8000);
FDC_write_reg(0x21,0x8000);
FDC_write_reg(0x1A,0x1401); //使能FDC2214,且取内部时钟为参考时钟
}其头文件的配置如下：
#ifndef __FDC2214_H
#define __FDC2214_H
#include <sys.h>
//IO口方向
#define SDA_IN() {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)8<<28;}
#define SDA_OUT() {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)3<<28;}
//IO操作函数
#define IIC_SCL PBout(6) //SCL
#define IIC_SDA PBout(7) //SDA
#define READ_SDA PBin(7) //SDA输入
//IIC函数
void IIC_Init(void);
void IIC_Start(void);
void IIC_Stop(void);
void IIC_Send_Byte(u8 txd);
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack);
u8 IIC_Wait_Ack(void);
void IIC_Ack(void);
void IIC_NAck(void);
void FDC_write_reg(u8 addr,u16 value);
void FDC_Start(void);
u16 FDC_read_reg(u8 addr);
u8 FDC_read_reg_high(u8 addr);
u8 FDC_read_reg_low(u8 addr);
#endif这里为了判断我们的程序和FDC2214是没有问题，先读取相应的ID，这里有两个ID可以供我们读取：
这里我们在主函数中需要读出相应的ID，来确定FDC2214和我们IIC的程序没有问题。
其主函数如下：
int main()
{
u8 lcd_id[12];
u16 C_date=0;
u16 ID=0;
u16 C_CH0_data=0;
u16 C_CH0_data_low=0;
u32 C_CHO_data_final=0;
u16 C_CH1_data=0;
u16 C_CH1_data_low=0;
u32 C_CH1_data_final=0;
u16 C_CH2_data=0;
u16 C_CH2_data_low=0;
u32 C_CH2_data_final=0;
u16 C_CH3_data=0;
u16 C_CH3_data_low=0;
u32 C_CH3_data_final=0;
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
delay_init(); //初始化延时函数
LCD_Init(); //初始化LCD显示
uart_init(115200); //初始化串口
IIC_Init(); //初始化 IIC
POINT_COLOR=BLUE;
sprintf((char*)lcd_id,"LCD ID:%04X",lcddev.id);
LCD_Clear(WHITE);
POINT_COLOR=BLUE;
LCD_ShowString(30,70,240,16,24,"C_Chan_0:");
LCD_ShowString(30,100,240,16,24,"C_Chan_1:");
LCD_ShowString(30,130,240,16,24,"C_Chan_2:");
LCD_ShowString(30,160,240,16,24,"C_Chan_3:");
LCD_ShowString(30,190,240,16,24,"DRDY:");
delay_ms(10);
FDC_Start(); //FDC初始化
while(1)
{
LCD_ShowString(30,40,240,16,24,"Successful!");
delay_ms(500);
C_date = FDC_read_reg(0x7E); //读取ID
ID = FDC_read_reg(0x7F); //读取ID
if(C_date!=0xFF00 && ID!=0xFF00) //显示ID
{
LCD_ShowxNum(139,350,ID,5,24,0);
LCD_ShowxNum(139,380,C_date,5,24,0);
}
delay_ms(100);
}
}FDC2214的数值是28位的，这里我们需要读两个寄存器的值（以CH0为例）分别是0x00,和0x0A：
从芯片手册可以知道（以CH0为例），0x01寄存器中为数据的低16位，0x00寄存器为数据的高12位，将两个数据合起来，即为相应的数据，其程序如下：
if(C_date==0x5449 && ID==0x3055) //当为相应ID时才读取寄存器的值
{
//读通道0数值
C_CH0_data = FDC_read_reg(0x00)&0xFFF;
C_CH0_data_low = FDC_read_reg(0x01);
C_CHO_data_final =((C_CH0_data<<16)+C_CH0_data_low);
//读通道1数值
delay_ms(50);
C_CH1_data = FDC_read_reg(0x02)&0xFFF;
C_CH1_data_low = FDC_read_reg(0x03);
C_CH1_data_final =((C_CH1_data<<16)+C_CH1_data_low);
//读通道2数值
delay_ms(50);
C_CH2_data=FDC_read_reg(0x04)&0xFFF;
C_CH2_data_low = FDC_read_reg(0x05);
C_CH2_data_final =((C_CH2_data<<16)+C_CH2_data_low);
//读通道3数值
delay_ms(50);
C_CH3_data=FDC_read_reg(0x06)&0xFFF;
C_CH3_data_low = FDC_read_reg(0x07);
C_CH3_data_final =((C_CH3_data<<16)+C_CH3_data_low);
//显示相应通道读出来的值
LCD_ShowxNum(139,70,C_CHO_data_final,9,24,0);
LCD_ShowxNum(139,100,C_CH1_data_final,9,24,0);
LCD_ShowxNum(139,130,C_CH2_data_final,9,24,0);
LCD_ShowxNum(139,160,C_CH3_data_final,9,24,0);
}读取完数值之后，其电容的计算公式以可在芯片手册找到，如下：
这里我们可以知道其电容的计算就是根据LC谐振频率的变化来计算。
这里，CHx_FIN_SEL和f_REFx可以从下图得知，DATAx即为我们读出的数值，这里就可以算出电容值。
这里我们如果发现ID读得不对，可以将SCL和SDA通过电阻（本人用的4.7K）上拉，这样就可以读取正确的ID值。