STM32f103 定時器之編碼器接口模式

買了個Arduino的旋轉(zhuǎn)編碼器模塊，配合STM32定時器的編碼器模式實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)角度以及圈數(shù)的計數(shù)。這種旋轉(zhuǎn)編碼器我能想到的實際應(yīng)用場景暫時只有實體音量旋鈕，鼠標(biāo)的滾輪等，所以只實現(xiàn)了計數(shù)。閱讀Arduino關(guān)于該編碼器的介紹，該編碼器還可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的速度、加速度的計算。應(yīng)該算是算法層級的吧，還沒做到實際應(yīng)用，暫時不深究，本篇僅僅對旋轉(zhuǎn)編碼器的原理以及STM32編碼器接口模式的配置使用方法做個簡介。

正文

編碼器分類：

按工作原理：光電式、磁電式和觸點電刷式;

按碼盤的刻孔方式：增量式和絕對式兩類;

這是從網(wǎng)上看到一個簡介，只接觸過Arduino的編碼器，其他暫未使用過。

Arduino的編碼器屬于增量式。它一共有5根線。分別為“CLK”、“DT”、“SW”、“+”、“GND”。

“+”、“GND”：勿用多說，VCC與GND，接至板子的VCC與GND即可。

“SW”：Arduino介紹說，當(dāng)旋鈕旋轉(zhuǎn)完一圈時，該腳會放出一個電平跳變信號，相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)編碼器常說的“Z”信號，實際上我買的這個只是一個開關(guān)，即旋鈕部分可以按下去(類似于汽車上的音量調(diào)節(jié)按鈕)，該接口會產(chǎn)生一個下降沿。然后由MCU去做相關(guān)處理。

“CLK”、“DT”：在該模塊上顯示的絲印名稱為這兩個，不明白為什么是這個絲印，應(yīng)該實際對應(yīng)于編碼器常用的“A”、“B”信號吧，這兩個信號的發(fā)生方式如下：

正旋：如上圖當(dāng)旋鈕開始正向旋轉(zhuǎn)時，“A”從低電平變?yōu)楦唠娖剑?ldquo;B”保持不變;當(dāng)旋鈕旋轉(zhuǎn)到預(yù)定位置時，“A”維持為高電平，“B”然后跟著從低電平跳變到高電平。也就是說，正旋時，“A”總是先與“B”開始電平變化。

反旋：與正旋相反，“B”總是先與“A”開始電平變化。

所以在此處，絲印將該兩個接線印成“CLK”、“DT”就讓我有點困惑。也未找到相關(guān)資料，先暫時放放，下次有實際應(yīng)用，就知道為什么了。

根據(jù)如上正旋反旋規(guī)律，就已經(jīng)可以根據(jù)編碼器輸出的信息判斷出編碼器的旋轉(zhuǎn)方向以及計算出其旋轉(zhuǎn)角度了，具體做法如下：

將“CLk”、“DT”分別連接至MCU的任意具有外部中斷的IO口，處理方式為：

將該兩個IO口配置為雙邊沿外部中斷。

當(dāng)其中某個IO口檢測到上升沿或者下降沿時，在中斷函數(shù)內(nèi)檢測另一個IO口的電平狀態(tài)。以正旋為例，正旋時，“A”先上升沿引起中斷，得到的“A”、“B”的電平狀態(tài)為“10”，緊接著，“B”上升沿，檢測到“A”、“B”電平狀態(tài)為“11”。

若一直正轉(zhuǎn)，則“A”、“B”的電平狀態(tài)為“10 - 11 - 01 - 00 - 10 - ...”。

若一直反轉(zhuǎn)，則“A”、“B”的電平狀態(tài)為“01 - 11 - 10 - 00 - 01 - ...”

以此，即可判斷出該編碼器的旋轉(zhuǎn)方向，同時在“A”、“B”同時跳變完成后，即可根據(jù)編碼器的旋轉(zhuǎn)方向?qū)幋a器的旋轉(zhuǎn)計數(shù)進(jìn)行增減。

以上為使用外部中斷方式處理旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出信息，當(dāng)然，本篇要用到STM32定時器的接口模式，所以也就不會用以上的方法進(jìn)行判斷。那么定時器的接口模式是如何對旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行計數(shù)的呢?

其實原理一樣，將旋轉(zhuǎn)編碼器的“CLK(A)”、“DT(B)”腳接入到TIMx的通道，將對應(yīng)通道引腳配置為編碼器接口模式，使能計數(shù)，然后STM32的值就會在硬件上按照上述規(guī)對計數(shù)器的值進(jìn)行加減。

本實驗接到的是STM32F103的“PB6(TIM4_CH1)”、“PB7(TIM4_CH2)”，具體配置如下：

配置IO口：

// GPIO// 使能對應(yīng)的GPIO口時鐘RCC_APB2PeriphClockCmd(Enc_GPIO_CLK, ENABLE);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = Enc_CLK_GPIO_PIN | Enc_DAT_GPIO_PIN | Enc_SW_GPIO_PIN;// 該編碼器模塊已經(jīng)做了外部上拉處理，配制成浮空輸入即可GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(Enc_GPIO_PORT, GPIO_InitStructure);

配置定時器基本單元：

// TIM4// PB6 ch1 A,PB7 ch2 // TIMxCLK = 36MHZRCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);

TIM_DeInit(TIM4);

TIM_TimeBaseStructInit(TIM_TimeBaseStructure);

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xFF;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision =TIM_CKD_DIV1 ;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

TIM_TimeBaseInit(TIM4, TIM_TimeBaseStructure);

配置對應(yīng)寄存器為編碼器接口模式以及配置相關(guān)的輸入捕獲配置：

TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM4, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Falling, TIM_ICPolarity_Falling);

TIM_ICStructInit(TIM_ICInitStructure);

TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 6;//ICx_FILTER;TIM_ICInit(TIM2, TIM_ICInitStructure);

清除相關(guān)中斷，以及清除對應(yīng)的計數(shù)器，并啟動定時器：

// Clear all pending interruptsTIM_ClearFlag(TIM4, TIM_FLAG_Update);// 其實中斷可以不用開，因為硬件自行對計數(shù)器進(jìn)行加減。TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_Update, ENABLE);//Reset counterTIM4->CNT = 0;

TIM_Cmd(TIM4, ENABLE); //啟動TIM4定時器

如若開了中斷，中斷處理函數(shù)為：

void TIM4_IRQHandler(void){

if(TIM4->SR0x0001)//溢出中斷{

LED_Toggle(1);

}

TIM4->SR=~(10);//清除中斷標(biāo)志位 }

主函數(shù)讀取相應(yīng)計數(shù)器值，并將其打印至串口：

int main(void) {// 讀取計數(shù)器信息Enc0Pos = TIM_GetCounter(TIM4);// 取模2的原因是，兩個引腳接到同一個定時器，每旋轉(zhuǎn)一次會計數(shù)兩次Enc0Pos /= 2;if(Enc0Pos != Enc_PinDATLast

{

Enc_PinDATLast = Enc0Pos; printf(Position = %dnr, Enc0Pos);

}

}

參考文獻(xiàn)：

Reading Rotary Encoders Contents.

Get Native 32Bit resolution for your encoder on STM32F4.

STM32定時器---正交編碼器模式詳解.

至此，記錄完畢