STM32的正交编码器模式读取编码器的角度数据和速度

位文杰

https://v.youku.com/v_show/id_XNDQ3Mjc0OTQwMA==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1
视频演示
编码器接口模式

选择编码器接口模式的方法是：
如果计数器只在TI2的边沿计数，则置TIMx_SMCR寄存器中的 SMS=001；
如果只在TI1边沿计数，则置SMS=010；如果计数器同时在TI1和TI2边沿计数，则置SMS=011。
通过设置TIMx_CCER寄存器中的CC1P和CC2P位，可以选择TI1和TI2极性；如果需要，还可以 对输入滤波器编程。
两个输入TI1和TI2被用来作为增量编码器的接口。参看表73，
假定计数器已经启动(TIMx_CR1 寄存器中的CEN=1)，则计数器由每次在TI1FP1或TI2FP2上的有效跳变驱动。TI1FP1和TI2FP2 是TI1和TI2在通过输入滤波器和极性控制后的信号；如果没有滤波和变相，则TI1FP1=TI1， TI2FP2=TI2。根据两个输入信号的跳变顺序，产生了计数脉冲和方向信号。依据两个输入信号 的跳变顺序，计数器向上或向下计数，同时硬件对TIMx_CR1寄存器的DIR位进行相应的设置。

不管计数器是依靠TI1计数、依靠TI2计数或者同时依靠TI1和TI2计数，在任一输入端(TI1或者 TI2)的跳变都会重新计算DIR位。 编码器接口模式基本上相当于使用了一个带有方向选择的外部时钟。这意味着计数器只在0到 TIMx_ARR寄存器的自动装载值之间连续计数(根据方向，或是0到ARR计数，或是ARR到0计 数)。
所以在开始计数之前必须配置TIMx_ARR；同样，捕获器、比较器、预分频器、重复计数 器、触发输出特性等仍工作如常。编码器模式和外部时钟模式2不兼容，因此不能同时操作。 在这个模式下，计数器依照增量编码器的速度和方向被自动的修改，因此计数器的内容始终指 示着编码器的位置。计数方向与相连的传感器旋转的方向对应。下表列出了所有可能的组合，
假设TI1和TI2不同时变换。

表73 计数方向与编码器信号的关系



一个外部的增量编码器可以直接与MCU连接而不需要外部接口逻辑。但是，一般会使用比较器将编码器的差动输出转换到数字信号，这大大增加了抗噪声干扰能力。编码器输出的第三个信
号表示机械零点，可以把它连接到一个外部中断输入并触发一个计数器复位。
下图是一个计数器操作的实例，显示了计数信号的产生和方向控制。它还显示了当选择了双边沿时，输入抖动是如何被抑制的；抖动可能会在传感器的位置靠近一个转换点时产生。在这个
例子中，我们假定配置如下：

● CC1S=’01’ (TIMx_CCMR1寄存器，IC1FP1映射到TI1)
● CC2S=’01’ (TIMx_CCMR2寄存器，IC2FP2映射到TI2)
● CC1P=’0’ (TIMx_CCER寄存器，IC1FP1不反相，IC1FP1=TI1)
● CC2P=’0’ (TIMx_CCER寄存器，IC2FP2不反相，IC2FP2=TI2)
● SMS=’011’ (TIMx_SMCR寄存器，所有的输入均在上升沿和下降沿有效).
● CEN=’1’ (TIMx_CR1寄存器，计数器使能)

（1）、stm32f407中定时器1、2、3、4、5、8提供编码器接口模式
（2）、可以对输入信号TI1,TI2进行滤波处理，数字滤波器由事件器组成，每N个事件才视为一个有效边沿，可以在TIMx_CCMR1、TIMx_CCMR2中的IC1F位域设置
（3）、stm32提供了单项计数（只能测速度）和双项计数模式（可测速度&方向），双项模式可以更好地消除毛刺干扰，一般使用双项模式



TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM2, TIM_EncoderMode_TI12,TIM_ICPolarity_Falling, TIM_ICPolarity_Falling);
函数原型
/**  * @brief  Configures the TIMx Encoder Interface.  * @param  TIMx: where x can be  1, 2, 3, 4, 5 or 8 to select the TIM peripheral.  * @param  TIM_EncoderMode: specifies the TIMx Encoder Mode.  *   This parameter can be one of the following values:  *     @arg TIM_EncoderMode_TI1: Counter counts on TI1FP1 edge depending on TI2FP2 level.  *     @arg TIM_EncoderMode_TI2: Counter counts on TI2FP2 edge depending on TI1FP1 level.  *     @arg TIM_EncoderMode_TI12: Counter counts on both TI1FP1 and TI2FP2 edges depending  *                                on the level of the other input.  * @param  TIM_IC1Polarity: specifies the IC1 Polarity  *   This parameter can be one of the following values:  *     @arg TIM_ICPolarity_Falling: IC Falling edge.  *     @arg TIM_ICPolarity_Rising: IC Rising edge.  * @param  TIM_IC2Polarity: specifies the IC2 Polarity  *   This parameter can be one of the following values:  *     @arg TIM_ICPolarity_Falling: IC Falling edge.  *     @arg TIM_ICPolarity_Rising: IC Rising edge.  * @retval None  */void TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_EncoderMode,                                uint16_t TIM_IC1Polarity, uint16_t TIM_IC2Polarity){  uint16_t tmpsmcr = 0;  uint16_t tmpccmr1 = 0;  uint16_t tmpccer = 0;      /* Check the parameters */  assert_param(IS_TIM_LIST5_PERIPH(TIMx));  assert_param(IS_TIM_ENCODER_MODE(TIM_EncoderMode));  assert_param(IS_TIM_IC_POLARITY(TIM_IC1Polarity));  assert_param(IS_TIM_IC_POLARITY(TIM_IC2Polarity));  /* Get the TIMx SMCR register value */  tmpsmcr = TIMx->SMCR;    /* Get the TIMx CCMR1 register value */  tmpccmr1 = TIMx->CCMR1;    /* Get the TIMx CCER register value */  tmpccer = TIMx->CCER;    /* Set the encoder Mode */  tmpsmcr &= (uint16_t)(~((uint16_t)TIM_SMCR_SMS));  tmpsmcr |= TIM_EncoderMode;    /* Select the Capture Compare 1 and the Capture Compare 2 as input */  tmpccmr1 &= (uint16_t)(((uint16_t)~((uint16_t)TIM_CCMR1_CC1S)) & (uint16_t)(~((uint16_t)TIM_CCMR1_CC2S)));  tmpccmr1 |= TIM_CCMR1_CC1S_0 | TIM_CCMR1_CC2S_0;    /* Set the TI1 and the TI2 Polarities */  tmpccer &= (uint16_t)(((uint16_t)~((uint16_t)TIM_CCER_CC1P)) & ((uint16_t)~((uint16_t)TIM_CCER_CC2P)));  tmpccer |= (uint16_t)(TIM_IC1Polarity | (uint16_t)(TIM_IC2Polarity << (uint16_t)4));    /* Write to TIMx SMCR */  TIMx->SMCR = tmpsmcr;  /* Write to TIMx CCMR1 */  TIMx->CCMR1 = tmpccmr1;  /* Write to TIMx CCER */  TIMx->CCER = tmpccer;}/**  * @brief  Forces the TIMx output 1 waveform to active or inactive level.  * @param  TIMx: where x can be  1 to 17 except 6 and 7 to select the TIM peripheral.  * @param  TIM_ForcedAction: specifies the forced Action to be set to the output waveform.  *   This parameter can be one of the following values:  *     @arg TIM_ForcedAction_Active: Force active level on OC1REF  *     @arg TIM_ForcedAction_InActive: Force inactive level on OC1REF.  * @retval None  */






图91
编码器模式下的计数器操作实例


下图为当IC1FP1极性反相时计数器的操作实例(CC1P=’1’，其他配置与上例相同)

图92
IC1FP1反相的编码器接口模式实例



定时器时钟图




由此可看  无论是通用定时器还是高级定时器都可以  使用正交编码模式 只是 需要注意的是使用 定时器的通道1和通道2 本实验采用的增量式编码器配置为下拉输入  PA0 PA1要加上拉电阻

#include "encoder.h"
/*************************定时器TIM2初始化****************************/
void left_encoder_init(void){        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;        //定义一个GPIO结构体变量        TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;//定义一个定时器结构体变量        TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;        //定义一个定时器编码器结构体变量        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//使能GPIOA时钟        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);//使能定时器2        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1;                //配置PA0->TIM2_CH1,PA1->TIM2_CH2        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;                //设置50MHz时钟        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;                //设置为下拉输入模式        GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 360*4;        //计数器最大值        编码器的脉冲数        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;        //时钟不分频        TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;        // 使用的采样频率之间的分频比例        TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;        //向上计数        TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);        //初始化定时器2        TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM2, TIM_EncoderMode_TI12,TIM_ICPolarity_Falling, TIM_ICPolarity_Falling);        TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);        TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 6;//滤波器值        TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure);        TIM_SetCounter(TIM2, 0x7fff);        //  TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);                //清除定时器2中断标志位        TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);        //        TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);                //打开定时器2中断        TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);  //计数器使能，开始计数}
/*************************定时器TIM3初始化****************************/
void right_encoder_init(void){        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;        //定义一个GPIO结构体变量        TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;//定义一个定时器结构体变量        TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;        //定义一个定时器编码器结构体变量        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//使能GPIOA时钟        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);//使能定时器3        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;                //配置PA6->TIM3_CH1,PA7->TIM3_CH2        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;                //设置50MHz时钟        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;                //设置为下拉输入模式        GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xffff;        //计数器最大值                TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;        //时钟不分频        TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;        // 使用的采样频率之间的分频比例        TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;        //向上计数        TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);        //初始化定时器2        TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM3, TIM_EncoderMode_TI12,TIM_ICPolarity_Falling, TIM_ICPolarity_Falling);        TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);        TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 6;        TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);        TIM_SetCounter(TIM3, 0x7fff);        //  TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);                //清除定时器2中断标志位        TIM_ClearFlag(TIM3, TIM_FLAG_Update);        //        TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update, ENABLE);                //打开定时器3中断        TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //计数器使能，开始计数}void encoder_init(void){        left_encoder_init();        //初始化定时器2        right_encoder_init();        //初始化定时器3        }void get_encoder_count(int *_leftEncoderCount,int *_RightEncoderCount){        *_leftEncoderCount=TIM_GetCounter(TIM2)-0x7fff;        *_RightEncoderCount=TIM_GetCounter(TIM3)-0x7fff;                //读取编码器寄存器计数值,并减去中间值,得到速度矢量        TIM_SetCounter(TIM2, 0x7fff);        TIM_SetCounter(TIM3, 0x7fff);                                                //重置编码器计数值        }
主函数 将获取的编码器的角度数据 送到数组中  通过串口发送和显示到oled上
#include "stm32f10x.h"#include "delay.h"#include "usart.h"#include "led.h"#include "stdio.h"#include "string.h"#include "moto.h"#include "timer.h"#include "sys.h"#include "pwm.h"#include "guangdiankey.h"#include "exti.h"#include "key.h"#include "wdg.h"#include "oled.h"#include "encoder.h"//电机测试#if 0void test(){//拉低使能端        GPIO_ResetBits(        D1_EN,D1_GPIO_EN);//顺时针旋转180         motor(D1_STEP,D1_DIR,D1_GPIO_STEP,D1_GPIO_DIR,0,100);}#endifint main(void) {                 int leftEncoderCount=0,RightEncoderCount=0;        #if 0        int flag=0;                 int flag1=10;                  u8 t=0;        u16 jiaodu[8];                u16 SPEED_COUNT;        #endif        NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置中断优先级分组为组2：2位抢占优先级，2位响应优先级                delay_init();                     //延时函数初始化        LED_Init();LED0=0;;//led初始化        moto_Init();//电机初始化        KEY_Init();         //回零点的开关检测        OLED_Init();//屏幕显示        USART1_Configuration(115200);         //串口初始化为115200        EXTIX_Init();//外部中断初始化        TIM1_Int_Init(1099,7200); //5hz 的计数频率，计数到 999 为 100ms        TIM8_Int_Init(999,7200);         //定时器8初始化  定时LED闪烁         left_encoder_init();#if 0        TIM2_PWM_Init(399,109);    //电机脉冲频率1.11630k        TIM3_PWM_Init(399,109);    //        电机脉冲频率                 TIM4_PWM_Init(399,109);    //        电机脉冲频率         TIM5_PWM_Init(399,109);    //        电机脉冲频率         TIM2_PWM_Init(599,99);    //电机脉冲频率1.11630k        TIM3_PWM_Init(599,99);    //        电机脉冲频率                 TIM4_PWM_Init(599,99);    //        电机脉冲频率         TIM5_PWM_Init(599,99);    //        电机脉冲频率         kaijidouhua();//开机屏幕显示        #endif        IWDG_Init(4,625);    //4*2^4与分频数为64,重载值为625,溢出时间为1s                    TIM2->CNT = 0;//每次遇到相对零(Z信号)就将计数归0    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);  while(1)        {        //        get_encoder_count(&leftEncoderCount,&RightEncoderCount);//        crc16_data1[0]=leftEncoderCount;                                bianmaqi();//显示编码器的数据                        //        crc16_data1[0]=TIM_GetCounter(TIM2);//-0x7fff;crc16_data1[0]=TIM2->CNT/4;                                
/*******************看门狗复位******************************/
                        IWDG_ReloadCounter();//喂狗         }         }