STM32之TIM编码器接口

 

编码器简介：

 

例子讲解：正交编码器有两个输出，一个A相，一个B相，AB接口输出正交信号。然后接入STM32的定时器的编码器接口，编码器接口自动控制定时器时基单元中的CNT计数器进行自增或自减，比如初始化之后，CNT初始值为0，然后编码器右转，CNT就++，右转产生一个脉冲，CNT就加一次，比如右转产生10个脉冲（上升沿或者下降沿）之后，停下来，那么这个过程CNT就由0自增到10，停下来，编码器右=左转，CNT--，左转产生一个脉冲，CNT减一次，比如编码器再左转产生5个脉冲，那就在原来10的基础上自减5，停下来。
这个编码器接口，其实就相当于是一个带有方向控制的外部时钟，它同时控制这CNT的计数时钟和计数方向，这样的话，CNT的值就表示了编码器的位置，如果我们每隔一段时间取一次CNT的值，再把CNT清零，是不是每次取出来的值就表示了，编码器的速度，由上一篇笔记中的测频法和测周法的知识，这个编码器就是测频法测正交脉冲的频率，CNT计次然后每隔一段时间去一次计数值，只不过这个编码器接口更加高级，它能根据旋转方向，不仅可以自增计次，还可以自减计次，是一个带方向的测速
编码器接口资源比较紧张，如果一个定时器被配置成编码器接口模式，那它基本上就干不了其他的活了（如STM32F103C8T6只有4个定时器，所以最多只能接4个编码器），如果编码器不够用的话就要考虑一下资源够不够用，也可通过使用EXTI外部中断这就是用软件资源弥补硬件资源
每个定时器的CH3和CH4不能接编码器
 

正交编码器：

 

用正交信号的好处：

a、正交信号精度更高，因为A、B相都可以计次，相当关于计次频率提高了一倍

b、其次正交信号可以以抗噪声，因为正交信号两个信号必须是交替跳变的，可以设计一个抗噪声电路，如果一个信号不变，另一个信号连续跳变，也就是产生了噪声，这时计次值是不会变化的

编码器接口的设计逻辑：

首先把A相和B相的所有边缘，作为计数器的计数时钟，出现边缘信号时就计数自增或自减，增还是减由另一相的高低电平决定。

 

编码器接口有使用CH1和CH2的输入捕获滤波器和边沿检测（高低电平是否反转，也就是TI,T2是否反相），编码器接口没有使用后面的是否交叉、预分频器、CCR寄存器与编码器接口无关

编码器接口的输出部分：相当于从模式控制器，去控制CNT的计数时钟和计数方向

注：在这里，我们并不会使用72M内部时钟和在时基单元初始化设置的计数方向，因为此时计数时钟和计数方向都处于编码器接口托管的状态，计数器的自增和自减手编码器控制

编码器接口基本结构示意图

 

 整体工作模式：

 

注：1、正转的状态都向上计数，反转的状态都向下计数

        2、一般选择第三个模式（在TI1和TI2上计数），精度高

 

实例讲解以及正交信号抗噪声原理：

TI1和TI2都不反向

 

TI1反相，TI2不反相（相当于把T1的信号取反再依据表格里的规则进行计数）

 若发现正转自减、反转自增，则应该把某个极性反相，就能反转计数方向，或者TI1\TI2调换

 

编码器接口测速实验

1、功能：每隔一段时间去计数值，就能得到编码器旋转的速度
        向右旋转：计数为正，想左旋转，计数为负，大小均为速度

        现在：通过定时器的编码器接口，自动计次（节约软件资源）

        之前：触发外部中断，在中断函数中自动计次

原理图：

 

步骤：

第一步：RCC开启时钟，开启GPIO和定时器的时钟

第二步：配置GPIO,PA6和PA7配置成输入模式

第三步：配置时基单元，预分频器选择不分频，自动重装，一般给最大65535，只需要给CNT执行计数即可

第四步：配置输入捕获单元（只有滤波器和极性两个参数）

第五步：配置编码器接口模式（调用库函数）

最后，调用TIM_Cmd开启定时器

电路初始化后，CNT会随着编码器旋转而自增自减
若想测量编码器的位置：直接读出CNT即可
测量编码器的速度和方向：需要每隔一段固定的闸门时间，取出一次CNT，然后再把CNT清零，这是测频法测量速度，需要用到定时器功能。

 

 

4、代码：

Encoder.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device headervoid Encoder_Init(void)
{RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65536 - 1;		//ARRTIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 1 - 1;		//PSCTIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);  //设置默认值TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;//TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //这里的上升沿不代表上升沿有效，仅仅代表高低电平极性不反转。TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;//TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //这里的上升沿不代表上升沿有效，仅仅代表高低电平极性不反转。TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);//编码器接口配置TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM3, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);//TIM_EncoderMode_TI12:根据TI1FP1和TI2FP2边的计数//TIM_ICPolarity_Rising：这里的上升沿不代表上升沿有效，仅仅代表高低电平极性不反转。Rising：极性不反转TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
}int16_t Encoder_Get(void)
{int16_t Temp;Temp = TIM_GetCounter(TIM3);  //读取计次值TIM_SetCounter(TIM3, 0);   //清零计次值return Temp;
}

 Timer.c（1秒触发一次中断）

#include "stm32f10x.h"                  // Device headervoid Timer_Init(void)
{RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);TIM_InternalClockConfig(TIM2);TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 10000 - 1;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 7200 - 1;TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}/*
void TIM2_IRQHandler(void)
{if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET){TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);}
}
*/

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Timer.h"
#include "Encoder.h"int16_t Speed;int main(void)
{OLED_Init();Timer_Init();Encoder_Init();OLED_ShowString(1, 1, "Speed:");while (1){OLED_ShowSignedNum(1, 7, Speed, 5);}
}void TIM2_IRQHandler(void)
{if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET){Speed = Encoder_Get();TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);}
}