Texas Instruments LDC-HALL-HMI-EVM评估模块 (EVM) 采用电感和霍尔效应传感技术提供人机界面。Texas Instruments LDC-HALL-HMI-EVM中的电感传感器件可在无缝表面上创建八个不同触摸按钮。该霍尔效应传感器用于创建可旋转的磁拨盘，用作额外按钮。

数据手册；*附件：Texas Instruments LDC-HALL-HMI-EVM评估模块 (EVM)数据手册.pdf

特性

• 无缝触摸表面
• 压感触控按钮
• 非接触式磁力表盘
• 通过一个器件推转拨盘
• 集成坐标旋转数字计算机 (CORDIC) 算法

评估模块元件

基于LDC-HALL-HMI-EVM的人机界面评估模块技术解析

一、模块概述与设计背景

LDC-HALL-HMI-EVM是德州仪器(TI)推出的一款创新性人机界面(HMI)评估模块，融合了电感式触摸按钮和磁霍尔拨盘技术。该模块基于TIDA-060039参考设计，核心器件包括：

• ‌LDC3114‌：实现电感式触摸按钮功能
• ‌TMAG5273‌：提供非接触式磁霍尔拨盘控制
• ‌DRV2605‌：触觉反馈驱动器

模块通过3D打印外壳集成了完整的机械结构，包含预装配的磁铁、弹簧和按钮表面，为开发者提供即用型评估平台。

二、核心硬件架构

2.1 主要功能单元

1. ‌电感式触摸系统‌：
   • 采用双LDC3114器件，共支持8个触摸通道
   • 每个LDC3114管理4个线圈按钮，采用差分测量架构
   • 集成MAXWIN算法实现多按钮冲突处理
2. ‌磁霍尔拨盘系统‌：
   • 使用TMAG5273三轴线性霍尔传感器
   • 12段角度检测，通过LED环形指示灯显示位置
   • 支持按下切换操作模式
3. ‌辅助功能模块‌：
   • DRV2605触觉反馈驱动器(支持LRA/ERM马达)
   • TCA9534 I/O扩展器控制LED阵列
   • PCA9543 I²C多路复用器管理总线连接

2.2 电源管理系统

• ‌多电压域设计‌：
  • 5V输入(通过USB或外部电源)
  • TLV75518提供3.3V/500mA输出
  • 专用1.8V LDO为LDC3114供电
• ‌去耦网络‌：
  • 每电源引脚配置0.1μF+1μF MLCC组合
  • 关键信号路径采用220pF C0G电容滤波

三、操作模式详解

3.1 模式切换机制

通过按压磁霍尔拨盘中心实现四种工作模式切换，LED状态实时指示当前模式：

1. ‌ 模式1(默认) ‌：
   • 启用LDC3114基线跟踪算法
   • 数字输出直接驱动按钮LED
   • MAXWIN功能激活(单侧单按钮响应)
2. ‌模式2‌：
   • 保持基线跟踪，监测各通道原始数据
   • 通过I²C上报所有按钮状态
   • LED亮度随按压力度线性变化
3. ‌模式3/4‌：
   • 禁用基线跟踪算法
   • 分别监测左/右侧按钮原始数据
   • 数据通过GUI可视化显示

3.2 磁拨盘统一功能

• 角度检测始终有效(12分段)
• LED环形指示灯实时反馈位置
• 按下动作触发模式切换事件

四、软件开发环境

4.1 GUI软件架构

• ‌跨平台支持‌：Windows/Mac/Linux
• ‌浏览器版‌：基于TI GUI Composer框架
• ‌离线版本‌：可下载本地运行

4.2 关键功能界面

1. ‌设备连接管理‌：
   • 自动/手动端口选择
   • 连接状态实时指示
   • 驱动程序一键安装
2. ‌数据可视化‌：
   • 原始电感数据波形显示
   • 可调采样率(1-10kHz)
   • 数据导出/导入功能
3. ‌固件更新‌：
   • 支持DFU模式烧录
   • 自动检测新版本
   • 故障恢复机制

4.3 SCB控制器编程

• 通过USB串口进入DFU模式：
  • 软件命令："bsl"
  • 硬件方式：短接测试点+复位

五、典型应用场景

1. ‌家电控制面板‌：
   • 防水的非接触式操作
   • 油污环境可靠检测
   • 触觉反馈增强用户体验
2. ‌工业人机界面‌：
   • 戴手套操作支持
   • 抗电磁干扰设计
   • 宽温区工作(-40℃~85℃)
3. ‌汽车中控系统‌：
   • 符合AEC-Q200标准
   • 振动反馈提高驾驶安全性
   • 自定义LED照明方案

六、设计参考指南

6.1 PCB布局建议

• ‌电感走线‌：
  • 长度匹配(±50mil)
  • 避免直角转弯
  • 与数字信号隔离
• ‌电源分配‌：
  • 星型拓扑结构
  • 独立接地层
  • 热过孔阵列

6.2 元件选型要点

1. ‌电感线圈‌：
   • 推荐6-8mm直径
   • 4-6层PCB绕组
   • 0.1-0.2mm线宽
2. ‌磁铁配置‌：
   • N42钕磁铁
   • 直径1/4"，厚度1/8"
   • 径向磁化方向
3. ‌触觉马达‌：
   • 170Hz谐振频率
   • 3V驱动电压
   • 线性共振型(LRA)

七、性能评估数据

1. ‌触摸检测‌：
   • 分辨率：0.1mm位移
   • 响应时间：<5ms
   • 检测距离：0-3mm
2. ‌角度检测‌：
   • 分辨率：30°
   • 重复精度：±1°
   • 转速限制：600RPM
3. ‌系统功耗‌：
   • 待机模式：<1mA
   • 全功能运行：35mA
   • 触觉反馈瞬时：80mA