陈拓 2021/03/14-2021/03/15
1. 概述
在
《FDC系列电容传感器及FDC2214使用要点》
https://zhuanlan.zhihu.com/p/353481800
https://blog.csdn.net/chentuo2000/article/details/114213785
电容传感器FDC2214单通道应用寄存器计算
https://zhuanlan.zhihu.com/p/356969837
https://blog.csdn.net/chentuo2000/article/details/114868954?spm=1001.2014.3001.5502
在这两篇文章中，我们计算了多通道应用和单通道应用寄存器的初始值。
本文介绍的工具可以帮助我们快速计算和验证寄存器的初始值，计算被测电容和功耗。
2. 获取计算工具
- 下载
https://www.ti.com.cn/product/cn/FDC2214?keyMatch=FDC2214&tisearch=e2eSearch-CN/-main#support-training
- 解压
FDC_Tools-development5.xlsx
- 打开
这个工具是一个Excel计算表格：
- 使用方法
输入值或下拉选择采用黄色部分。
橙色部分是计算结果，不要修改。
灰色部分是中间计算单元。不要编辑。
2. 计算验证
让我们验证电容传感器FDC2214单通道应用寄存器计算
https://zhuanlan.zhihu.com/p/356969837
https://blog.csdn.net/chentuo2000/article/details/114868954?spm=1001.2014.3001.5502
本文计算了寄存器的初始值，计算了被测电容器和功耗。
3.1 传感器工作频率
L见C的取值《FDC系列电容传感器及FDC2214使用要点和电容传感器FDC2214单通道应用寄存器计算》两篇文章。
3.2 寄存器的初始值
在电容传感器中FDC寄存器的初始值器的初始值：
| 0x08 |
RCOUNT_CH0 |
0x30C8 |
RCOUNT=12488 (9.991ms转换时间) |
| 0x10 |
SETTLECOUNT_CH0 |
0x000A |
传感器最小稳定时间 |
| 0x14 |
CLOCK_DIVIDERS_CH0 |
0x2002 |
CH0_FIN_DIVIDER = 2, CH0_FREF_DIVIDER = 2 |
| 0x19 |
ERROR_CONFIG |
0x0001 |
启用中断 |
| 0x1B |
MUX_CONFIG |
0x020D |
启用CH0，将输入抗尖峰脉冲带宽设置为10MHz |
| 0x1E |
DRIVE_CURRENT_CH0 |
0x7800 |
通道0的传感器驱动电流设置为0.146mA |
| 0x1A |
CONFIG |
0x1C01(内部时钟) 0x1E01(外部时钟) |
低功耗活动模式，断言中断引脚，0x1E设置的正常驱动电流 |
3.3 采样率计算
说明：
- Reference Frequency
寄存器0x14 CLOCK_DIVIDERS_CH0的CH0_FREF_DIVIDER域为b10：
fREF0=fCLK/CH0_FREF_DIVIDER=40/2=20MHz
- Reference Count
通道0转换计数为：(tC0)*fREF0/16=9.991*10-3*20*106/16=12488
Reference Count=12488*16=199808
RCOUNT寄存器的值为0x30C8
注释：
大于65535的值不能提高分辨率。
- Settle Count
我们计算的稳定计数值是10，再乘以16就是Settle Count。
这时寄存器0x10 SETTLECOUNT_CH0的值为0x0A。
- Conversion Interval和Sample Rate
转换时间和采样率都和我们在《电容传感器FDC2214单通道应用寄存器计算》一文中计算的一样。
- Approx. Measurement Resolution
大约的测量分辨率为19.61位
3.4 传感器频率和被测电容计算
传感器频率为4.045MHz，被测电容为85.9963pF。
说明：
- fullscale resolution
满量程分辨率16777216=2^24，为24位，而我们的数据分辨率为28位：
例如图中FDC通道0的输出为：
0x19e3b79=b0001’1001’1110’0011’0111’1001
我们将最后4位舍去，留下24位0x19e3b7=1696695
- Reference Divider和Fin Divider
这两个值由应寄存器0x14 CLOCK_DIVIDERS_CH0设置：
CH0_FIN_DIVIDER = 2，CH0_FREF_DIVIDER = 2
3.5 电流消耗计算
说明：
- 采样率Desired Sample Rate越高，功耗越大
- 传感器驱动电流越大，功耗越大
b01111=15