应用领域：工业电子

方案类型：芯片级方案

主控芯片：TI

方案概述

传统的机械锁正在发展成为更复杂的电子锁。整个电子锁采用继电器驱动器、低功率连接的微控制器和电源管理 IC 等半导体器件进行控制和管理。

大多数电子锁都由电池供电，因此电池寿命成为主要的设计难题。具有纳安静态电流的低功耗直流/直流、负载开关和超低功耗微控制器可实现极长的电池寿命。

电子智能锁也采用了更具互动性的 RGBW HMI 和音频反馈功能，可以打造更直观、更美观的器件，同时保持最低的功耗。

在住宅中，低功耗 Bluetooth® 通常用于智能电子锁设计。然而，在商用智能锁中，低于 1GHz 更可取。

TI 参考设计、应用手册、撰写的文章和培训视频可帮助您解决所有这些复杂的问题，同时缩短上市时间。

方案主控器件：

微控制器 (MCU)

MSP430FR2633 – MSP430FR263x 和 MSP430FR253x 混合信号微控制器

传感器

LDC1312 – 具有 I2C 的双通道、12 位电感数字转换器

LDC1314 – 具有 I2C 的四通道、12 位电感数字转换器

LDC1612 – 具有 I2C 的双通道、28 位电感数字转换器

LDC1614 – 具有 I2C 的四通道、28 位电感数字转换器

【MSP430FR2633】

MSP430FR263x 和 MSP430FR253x 混合信号微控制器

描述

MSP430FR263x 和 MSP430FR253x 是用于电容式触控感应的超低功耗 MSP430™ 微控制器，采用 CapTIvate 触控技术，适用于按钮、滑块、滚轮及接近性 应用。采用 CapTIvate 技术的 MSP430 MCU 提供市面上最高集成度和自主性的电容式触控解决方案，具有高可靠性和抗噪能力以及最低功耗。TI 的电容式触控技术支持在同一设计方案中同时使用自电容式和互电容式电极，最大限度地提高了灵活性。采用 CapTIvate 技术的 MSP430 MCU 可以穿透厚玻璃、塑料外壳、金属和木材，在恶劣的环境(包括潮湿、油腻和脏污环境)中工作。

TI 电容式触控感应 MSP430 MCU 由一套全面的硬件和软件生态系统进行支持，并配套提供参考设计和代码示例，协助用户快速开展设计。开发套件包括 MSP-CAPT-FR2633 CapTIvate 技术开发套件。TI 还提供免费的软件，如 CapTIvate 设计中心，工程师可以在其中 借助 方便易用的 GUI 和 MSP430Ware™ 软件以及包括 CapTIvate 技术指南在内的全面文档快速进行应用开发。

TI 的 MSP430 超低功耗 (ULP) FRAM 微控制器平台将独特的嵌入式 FRAM 和全面的超低功耗系统架构相结合，从而使系统设计人员能够在降低能耗的同时提升性能。FRAM 技术将 RAM 的低能耗快速写入、灵活性和耐用性与闪存的非易失性相结合。

特性

CapTIvate 技术 – 电容式触控

性能

四路同步快速电极扫描

支持点数超过 1024 的高分辨率滑块

30cm 接近度感测

可靠性

提高了针对电力线、射频 (RF) 及其他环境噪声的抗扰度

内置扩展频谱、自动调整、噪声滤除和消抖算法

提供可靠的触控解决方案，具有 10V 均方根 (RMS) 共模噪声、4kV 电快速瞬变以及 15kV 静电放电，符合 IEC‑61000-4-6、IEC-61000-4-4 和 IEC‑61000-4-2 标准

通过降低 RF 辐射简化电气设计

支持金属触控和防水设计

灵活性

多达 16 个自电容式电极和 64 个互电容式电极

在同一设计中混合使用自电容式电极和互电容式电极

支持多点触控功能

宽电容检测范围;0 至 300pF 宽电极范围

低功耗

触摸唤醒模式下的电流 < 0.9µA/按钮，其中电容测量和触控检测由硬件状态机完成，同时 CPU 处于休眠状态

触摸唤醒状态机支持在 CPU 休眠过程中进行电极扫描

用于环境补偿、滤波和阈值检测的硬件加速

易于使用

CapTIvate 设计中心 PC GUI 允许工程师对电容按钮进行实时设计和调试，无需编写代码

存储于 ROM 中的 CapTIvate 软件库为客户应用提供充足的 FRAM

嵌入式微控制器

16 位精简指令集 (RISC) 架构

支持的时钟频率最高可达 16MHz

宽电源电压范围：1.8V 至 3.6V (1)

优化的超低功耗模式

激活模式：126µA/MHz(典型值)

待机电流

平均电流为 1.7µA/按钮(典型值)(16 个自电容式按钮，8Hz 扫描)

平均电流为 1.7µA/按钮(典型值)(64 个互电容式按钮，8Hz 扫描)

采用 32768Hz 晶振的 LPM3.5 实时时钟 (RTC) 计数器：730nA(典型值)

关断电流 (LPM4.5)：16nA(典型值)

超低功耗铁电 RAM (FRAM)

高达 15.5KB 的非易失性存储器

内置错误修正码 (ECC)

可配置的写保护

对程序和常量数据统一进行存储

1015 写入周期持久性

抗辐射和非磁性

铁电随机存取存储器 (FRAM) 与静态随机存取存储器 (SRAM) 之比高达 4：1

智能数字外设

4 个 16 位定时器

两个定时器，每个定时器具有三个捕捉/比较寄存器 (Timer_A3)

两个定时器，每个定时器具有两个捕捉/比较寄存器 (Timer_A2)

一个与 CapTIvate™技术相关的 16 位定时器

一个仅用作计数器的 16 位 RTC

16 位循环冗余校验 (CRC)

增强型串行通信

两个增强型通用串行通信接口(eUSCI_A) 支持通用异步收发器 (UART)、红外数据通信 (IrDA) 和串行外设接口 (SPI)

一个 eUSCI (eUSCI_B) 支持 SPI 和 I2C

高性能模拟

8 通道 10 位模数转换器 (ADC)

1.5V 内部基准电压

采样与保持 200ksps

时钟系统 (CS)

片上 32kHz RC 振荡器 (REFO)

带有锁频环 (FLL) 的片上 16MHz 数字控制振荡器 (DCO)

室温下的精度为 ±1%(具有片上基准)

片上超低频 10kHz 振荡器 (VLO)

片上高频调制振荡器 (MODOSC)

32kHz 外部晶振 (LFXT)

可编程 MCLK 预分频器(1 至 128)

通过可编程预分频器(1、2、4 或 8)从 MCLK 获得的 SMCLK

通用输入/输出和引脚功能

共计 19 个 I/O(采用 TSSOP-32 封装)

16 个中断引脚(P1 和 P2)可以将 MCU 从低功耗模式下唤醒

开发工具和软件

易于使用的生态系统

CapTIvate 设计中心 – 代码生成、GUI 定制、实时调试

自由的专业开发环境

12KB ROM 库包含 CapTIvate 触控程序库和驱动程序库

系列成员(另请参阅器件比较)

MSP430FR2633：15KB 程序 FRAM + 512B 信息 FRAM + 4KB RAM

多达 16 个自电容式传感器或 64 个互电容式传感器

MSP430FR2533：15KB 程序 FRAM + 512B 信息 FRAM + 2KB RAM

多达 16 个自电容式传感器和 16 个互电容式传感器

MSP430FR2632：8KB 程序 FRAM + 512B 信息 FRAM + 2KB RAM

多达 8 个自电容式传感器和 16 个互电容式传感器

MSP430FR2532：8KB 程序 FRAM + 512B 信息 FRAM + 1KB RAM

多达 8 个自电容式传感器和 8 个互电容式传感器

封装选项

32 引脚：超薄型四方扁平无引线 (VQFN) 封装 (RHB)

32 引脚：薄型小外形尺寸 (TSSOP) 封装 (DA)

24 引脚：(VQFN) 封装 (RGE)

24 引脚：DSBGA (YQW)

有关完整模块说明，请参见《MSP430FR4xx 和 MSP430FR2xx 系列器件用户指南》

(1)最低电源电压受限于 SVS 电平(请参阅 PMM、SVS 和 BOR 中的 VSVSH- 和 VSVSH+)。

【LDC1312】

具有 I2C 的双通道、12 位电感数字转换器

描述

LDC1312 和 LDC1314 分别是用于电感感测解决方案的 2 通道和 4 通道 12 位电感数字转换器 (LDC)。由于具备多通道且支持远程感测，LDC1312 和 LDC1314 能以最低的成本和功耗实现高性能且可靠的电感感测。此类产品使用简便，仅需要传感器频率处于 1kHz 至 10MHz 的范围内即可开始工作。由于支持的传感器频率范围 1kHz 至 10MHz 较宽，因此还支持使用非常小的 PCB 线圈，从而进一步降低感测解决方案的成本和尺寸。

LDC1312 和 LDC1314 提供匹配良好的通道，可实现差分测量与比率测量。因此，设计人员能够利用一个通道来补偿感测过程中的环境条件和老化条件，例如温度、湿度和机械漂移。得益于易用、低能耗、低系统成本等特性，这些产品有助于设计人员大幅提高现有传感解决方案的性能、可靠性和灵活性，并将全新的传感功能引入到了所有市场(尤其是消费品和工业应用)中的 产品。相比同类感测技术，电感感测具有更高的性能、可靠性和灵活性，而且系统成本与功耗更低。

LDC1312 和 LDC1314 能够通过 I2C 接口轻松进行配置。双通道 LDC1312 采用 WSON-12 封装，四通道 LDC1314 采用 WQFN-16 封装。

特性

易于使用 – 配置要求极低

多达 4 个具有匹配传感器驱动器的通道

多个通道支持环境和老化补偿

大于 20cm 的远程传感器位置支持在严苛的环境下运行

与中等分辨率和高分辨率选项引脚兼容：

LDC1312/4：2/4 通道 12 位 LDC

LDC1612/4：2/4 通道 28 位 LDC

支持 1kHz 至 10MHz 的宽传感器频率范围

功耗：

35µA(低功耗休眠模式)

200nA(关断模式)

2.7V 至 3.6V 工作电压

多个基准时钟选项：

包含内部时钟，以降低系统成本

支持 40MHz 外部时钟，以提高系统性能

抗直流磁场和磁体干扰

【LDC1612】

具有 I2C 的双通道、28 位电感数字转换器

描述

LDC1612 和 LDC1614 分别是用于电感感应解决方案的 2 通道和 4 通道 28 位电感数字转换器 (LDC)。由于具备多个通道且支持远程感应，LDC1612 和 LDC1614 能以极低的成本和功耗实现高性能且可靠的电感感应。此类产品使用简便，仅需要传感器频率处于 1kHz 至 10MHz 的范围内即可开始工作。由于支持的传感器频率范围 1kHz 至 10MHz 较宽，因此还支持使用非常小的 PCB 线圈，从而进一步降低感测解决方案的成本和尺寸。

高分辨率通道可支持更大的感测范围，在两倍线圈直径范围外依然可保持良好的性能。良好匹配的通道支持差分与比率测量，因此，设计人员能够利用一个通道来补偿感测过程中的环境条件和老化条件，例如温度、湿度和机械漂移等。

得益于易用、低能耗、低系统成本等特性，这些产品有助于设计人员大幅提高现有传感解决方案的性能、可靠性和灵活性，并将全新的传感功能引入到了所有市场(尤其是消费品和工业应用)中的 产品。

这些器件可以通过 I2C 接口轻松进行配置。双通道 LDC1612 采用 WSON-12 封装，四通道 LDC1614 采用 WQFN-16 封装。

特性

易于使用 – 配置要求极低

多达 4 个具有匹配传感器驱动器的通道

多个通道支持环境和老化补偿

大于 20cm 的远程传感器位置支持在严苛的环境下运行

与中等分辨率和高分辨率选项引脚兼容：

LDC1312/4：2/4 通道 12 位 LDC

LDC1612/4：2/4 通道 28 位 LDC

感应范围超过线圈直径的两倍

支持 1kHz 至 10MHz 的宽传感器频率范围

功耗：

35µA(低功耗休眠模式)

200nA(关断模式)

2.7V 至 3.6V 工作电压

多个基准时钟选项：

包含内部时钟，以降低系统成本

支持 40MHz 外部时钟，以提高系统性能

抗直流磁场和磁体干扰