STM32f103 定時(shí)器之編碼器接口模式

買(mǎi)了個(gè)Arduino的旋轉編碼器模塊，配合STM32定時(shí)器的編碼器模式實(shí)現了旋轉角度以及圈數的計數。這種旋轉編碼器我能想到的實(shí)際應用場(chǎng)景暫時(shí)只有實(shí)體音量旋鈕，鼠標的滾輪等，所以只實(shí)現了計數。閱讀Arduino關(guān)于該編碼器的介紹，該編碼器還可以實(shí)現旋轉的速度、加速度的計算。應該算是算法層級的吧，還沒(méi)做到實(shí)際應用，暫時(shí)不深究，本篇僅僅對旋轉編碼器的原理以及STM32編碼器接口模式的配置使用方法做個(gè)簡(jiǎn)介。

正文

編碼器分類(lèi)：

按工作原理：光電式、磁電式和觸點(diǎn)電刷式;

按碼盤(pán)的刻孔方式：增量式和絕對式兩類(lèi);

這是從網(wǎng)上看到一個(gè)簡(jiǎn)介，只接觸過(guò)Arduino的編碼器，其他暫未使用過(guò)。

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

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

“SW”：Arduino介紹說(shuō)，當旋鈕旋轉完一圈時(shí)，該腳會(huì )放出一個(gè)電平跳變信號，相當于旋轉編碼器常說(shuō)的“Z”信號，實(shí)際上我買(mǎi)的這個(gè)只是一個(gè)開(kāi)關(guān)，即旋鈕部分可以按下去(類(lèi)似于汽車(chē)上的音量調節按鈕)，該接口會(huì )產(chǎn)生一個(gè)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(chēng)為這兩個(gè)，不明白為什么是這個(gè)絲印，應該實(shí)際對應于編碼器常用的“A”、“B”信號吧，這兩個(gè)信號的發(fā)生方式如下：

正旋：如上圖當旋鈕開(kāi)始正向旋轉時(shí)，“A”從低電平變?yōu)楦唠娖剑?ldquo;B”保持不變;當旋鈕旋轉到預定位置時(shí)，“A”維持為高電平，“B”然后跟著(zhù)從低電平跳變到高電平。也就是說(shuō)，正旋時(shí)，“A”總是先與“B”開(kāi)始電平變化。

反旋：與正旋相反，“B”總是先與“A”開(kāi)始電平變化。

所以在此處，絲印將該兩個(gè)接線(xiàn)印成“CLK”、“DT”就讓我有點(diǎn)困惑。也未找到相關(guān)資料，先暫時(shí)放放，下次有實(shí)際應用，就知道為什么了。

根據如上正旋反旋規律，就已經(jīng)可以根據編碼器輸出的信息判斷出編碼器的旋轉方向以及計算出其旋轉角度了，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(gè)IO口配置為雙邊沿外部中斷。

當其中某個(gè)IO口檢測到上升沿或者下降沿時(shí)，在中斷函數內檢測另一個(gè)IO口的電平狀態(tài)。以正旋為例，正旋時(shí)，“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(zhù)，“B”上升沿，檢測到“A”、“B”電平狀態(tài)為“11”。

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

若一直反轉，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方向，同時(shí)在“A”、“B”同時(shí)跳變完成后，即可根據編碼器的旋轉方向對編碼器的旋轉計數進(jìn)行增減。

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

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

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

配置IO口：

// GPIO// 使能對應的GPIO口時(shí)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(shí)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，以及清除對應的計數器，并啟動(dòng)定時(shí)器：

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

TIM_Cmd(TIM4, ENABLE); //啟動(dòng)TIM4定時(shí)器

如若開(kāi)了中斷，中斷處理函數為：

void TIM4_IRQHandler(void){

if(TIM4->SR0x0001)//溢出中斷{

LED_Toggle(1);

}

TIM4->SR=~(10);//清除中斷標志位 }

主函數讀取相應計數器值，并將其打印至串口：

int main(void) {// 讀取計數器信息Enc0Pos = TIM_GetCounter(TIM4);// 取模2的原因是，兩個(gè)引腳接到同一個(gè)定時(shí)器，每旋轉一次會(huì )計數兩次Enc0Pos /= 2;if(Enc0Pos != Enc_PinDATLast

{

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

}

}

參考文獻：

Reading Rotary Encoders Contents.

Get Native 32Bit resolution for your encoder on STM32F4.

STM32定時(shí)器---正交編碼器模式詳解.

至此，記錄完畢