2019年03月07日 | STM32之通用定时器编码器模式

1、编码器原理

如果两个信号相位差为90度，则这两个信号称为正交。由于两个信号相差90度，因此可以根据两个信号哪个先哪个后来判断方向、根据每个信号脉冲数量的多少及整个编码轮的周长就可以算出当前行走的距离、如果再加上定时器的话还可以计算出速度。

2、为什么要用编码器

从上图可以看出，由于TI，T2一前一后有个90度的相位差，所以当出现这个相位差时就表示轮子旋转了一个角度。但有人会问了：既然都是脉冲，为什么不用普通IO中断？实际上如果是轮子一直正常旋转当然没有问题。仔细观察上图，如果出现了毛刺呢？这就是需要我们在软件中编写算法进行改正。于是，我们就会想到如果有个硬件能够处理这种情况那不是挺好吗？

3、stm32编码器

还是刚才那张图，但这时候我们看到STM32的硬件编码器还是很智能的，当T1,T2脉冲是连续产生的时候计数器加一或减一一次，而当某个接口产生了毛刺或抖动，则计数器计数不变，也就是说该接口能够容许抖动。在STM32中，编码器使用的是定时器接口，通过数据手册可知，定时器1，2，3，4，5和8有编码器的功能，而其他没有。编码器输入信号TI1,TI2经过输入滤波，边沿检测产生TI1FP1，TI2FP2接到编码器模块，通过配置编码器的工作模式，即可以对编码器进行正向/反向计数。如果用的是定时器3，则对应的引脚是在PC6和PC7上。根据stmn32手册上编码器模式的说明，有6中组合计数方式，见下表。 

由此可知，通过选择可以确定使用定时器的哪种方式来得到我们所要的结果。STM32编码器的使用也非常简单，其基本步骤和开发STM32其他部件的操作一致，都是打开时钟，配置接口，配置模式，如果要用中断则打开中断。具体可以参考以下代码(这里使用的是TIM8,引脚采用GPIOC 6和GPIOC7)

正转向上计数，反转向下计数，方向在CR1的DIR位里

1.编码器有个转速上限,超过这个上限是不能正常工作的,这个是硬件的限制,原则上线数越多转速就越低,这点在选型时要注意,编码器的输出一般是开漏的,所以单片机的io一定要上拉输入状态. 

2.定时器初始化好以后,任何时候CNT寄存器的值就是编码器的位置信息,正转他会加反转他会减这部分是不需要软件干预的,初始化时给的TIM_Period 值应该是码盘整圈的刻度值,在减溢出会自动修正为这个数.加超过此数值就回0. 

3.如果要扩展成多圈计数需要溢出中断像楼主说的,程序上圈计数加减方向位就行了. 

4.每个定时器的输入脚可以通过软件设定滤波 

5.应用中如果没有绝对位置信号或者初始化完成后还没有收到绝对位置信号前的计数只能是相对计数.收到绝对位置信号后重新修改一次CNT的值就行了.码盘一般都有零位置信号,结合到定时器捕获输入就行.上电以后要往返运动一下找到这个位置. 

6.即便有滤波计数值偶尔也会有出错误的情况,一圈多计一个或少计一个数都是很正常的特别是转速比较高的时候尤其明显,有个绝对位置信号做修正是很有必要的.绝对位置信号不需要一定在零位置点,收到这个信号就将CNT修正为一个固定的数值即可. 

7.开启定时器的输入中断可以达到每个步计数都作处理的效果,但是高速运转的时候你可能处理不过来.

#include "stm32f10x.h"

/* RCC时钟配置 */

void RCC_config()

{ 

    ErrorStatus HSEStartUpStatus;

    /* RCC寄存器设置为默认配置 */

    RCC_DeInit();

    /* 打开外部高速时钟 */

    RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

    /* 等待外部高速时钟稳定 */

    HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();

    if(HSEStartUpStatus == SUCCESS) 

    { 

        /* 设置HCLK = SYSCLK */

        RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

        /* 设置PCLK2 = HCLK */

        RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

        /* 设置PCLK1 = HCLK / 2 */

        RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);

//        /* 设置FLASH代码延时 */

//        FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);

//        /* 使能预取址缓存 */

//        FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);

        /* 设置PLL时钟源为HSE倍频9 72MHz */

        RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);

        /* 使能PLL */

        RCC_PLLCmd(ENABLE);

        /* 等待PLL稳定 */

        while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);

        /* 设置PLL为系统时钟源 */

        RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);

        /* 等待系统时钟源切换到PLL */

        while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);

    }

}

/* GPIO配置 */

void GPIO_config()

{

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    /* 使能GPIOA时钟 */

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

    /* 将GPIOA时钟设置为默认参数 */

    GPIO_DeInit(GPIOA);    

    /* 浮空输入 */

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

    /* 第3引脚 */

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;

    /* 初始化GPIOA */

    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

}

/* 定时器配置 */

void TIMER_config()

{

    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;

    TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;

    /* 允许TIM2的时钟 */

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);

    /* 将定时器2寄存器设为初始值 */

    TIM_DeInit(TIM2);

    /* 填入缺省值 */

    TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);

    /* 预分频值 */

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;

    /* 自动重载值 */

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 65536 - 1;

    /* 时钟分割 */

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;

    /* 向上计数 */

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

    /* 初始化定时器2 */

    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);

    /* 设置编码器模式 */

    TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM2, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Falling ,TIM_ICPolarity_Falling);

    /* 填入缺省值 */

    TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);

    /* 输入比较滤波器 */

    TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 6;

    /* 初始化定时器2 */

    TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure);

    /* 计数器初始化 */

    TIM_SetCounter(TIM2, 32768);

    /* 开启定时器2 */

    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);

}

/* 毫秒延时 */

void delay_ms(uint16_t time)

{    

    uint16_t i = 0;

    while(time--)

    {

        i = 12000;

        while(i--);

    }

}

int main()

{

    int16_t speed;

    /* 时钟配置 */

    RCC_config();

    /* GPIO配置 */

    GPIO_config();

    /* 定时器2配置 */

    TIMER_config();

    while(1)

    {

        speed = TIM2->CNT - 32768;

        TIM_SetCounter(TIM2, 32768);

        delay_ms(1000);

    }

}