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【经验分享】STM32增量式编码器接口模式解析

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STMCU小助手 发布时间:2022-1-10 23:00
Ⅰ 关于编码器
* l; r3 ?& R7 `# Z# }/ S  f1 v编码器的种类有很多,什么增量式编码器、绝对值编码器,有轴或者无轴编码器,电压输出、推拉输出、集电极开路输出等等。但不管什么类型的编码器,其目的都类似,得到转动的角度,角速度、位移等。, y! Y& F' }) B% k4 ^/ ~+ H
本文讲述常见的增量式编码器,增量式编码器也可以叫正交编码器,也就是说可以通过其A、B的相位知道编码器是正转,还是反转,还可以根据编码器参数得出旋转了多少角度等。0 E# Y% Y9 F& K, K, P) _1 s
常见的增量式编码器A、B、Z三根线代表什么意思呢?使用过编码器的人不难理解,这里简单给初学者讲述一下:& ^# f! X/ E& a/ h& ?+ y% j
A、B两线提供相位相差90度的脉冲信号,用其来计算旋转的角度;Z线为过零点线,也就是说每转一转,经过某一点都会输出一个脉冲信号,主要用于“过零校正”,三线的信号大致如下图(左边):, a# S$ x: V9 S1 t8 x
有些编码器出来的线有一个对应的“非”信号线(如上图右边),其实主要用于抗干扰的。6 P1 I* B9 E% e" U  L( s
更多关于编码器的描述,请网上搜索相关的知识进行了解,本文不再讲述。0 a- \. b  i& r5 @3 \' i, H
STM32编码器接口模式
! i1 P- L, I& F. V& t" u- l4 F在STM32芯片中,都有这么一个定时器,叫通用定时器“General-purpose timers”,定时器里面存在这么一个模式,叫编码器接口模式“Encoder inteRFace mode”。当然,具体是哪一个TIM,可参看芯片对应的数据手册,可以一目了然。
& @. ~, N' q1 n) VSTM32提供的编码器接口模式主要针对的就是“正交编码器”,它可以利用定时器的“计数”功能,得出编码器计了多少个脉冲;同时,它可以根据编码器AB的相位得出编码器是正转,还是反转。
: T: F; }  D" S2 l0 ?$ k/ {# J4 \
(图片来自STM32参考手册)% l( E6 i7 w. f7 j4 @
1.计算脉冲个数
! C* J0 E& ~# n. Z有点类似TIM的捕获功能,捕获A相、B相的脉冲信号;只是编码器模式是捕获A(TI1)、B(TI2)相的边沿信号(如上图),相当于一个周期内,计4个脉冲信号的值。! Y+ {/ F1 {. u
2.计数器的增减(方向)
; K6 L8 e, m( i, @0 g2 b) q5 QSTM32的计数器会根据方向(+ 或者 -)来进行计数,TI1和TI2相位相差90,4个阶段的边沿,对应TI1和TI2不同电平信号,从这个不同的信号,硬件自身可以判断出其方向。在编码器模式下,有个寄存器(TIMx_CR1)中有一个方向位(DIR),会随着编码器旋转方向的改变而改变,我们可以通过读取该位来判断编码器的正转,还是反转。
0 w/ x# c' j# `' ?' s3.TIM时基
( Z. s, \# |9 e* p  u* {, vSTM32编码器接口模式,其实是通过利用AB相位TIM时基提供时钟信号,使其计数。( A- j) S  X( H' N6 M% a" \
Ⅲ 应用编程, j& O6 S, L! H) n  I+ G4 ]
相信看了上面的一些描述,大家应该对编码器有所理解了。其实,在STM32中,可以通过配置编码器模式对应的函数,就能实现获取编码器传感器上面的信息了。# d3 \) ~4 O% M& O
使用STM32提供的标准外设库,或者使用STM32CubeMX工具很容易将TIM配置成编码器模式。
2 T8 G" A* V. ~# ]! T; X1.标准外设库配置编码器
4 w* h* J5 x3 b7 e3 @/ ZTIM_EncoderInterfaceConfig,它就是编码器接口的配置函数。简单的只需要配置该函数,使能TIM,即可实现采集编码器上面的信息。(当然,需要复杂的操作,还需要做其他相应的配置)
1 `7 W% y# S) I: H2 qvoid ENCODER_Configuration(void){  TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM3, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);  TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);}- W$ d! i$ E: D3 z2 n4 T2 Q/ H. w
2.STM32CubeMX配置
+ D) g- o6 O, S6 iSTM32CubeMX是一套快速开发的工具,让很多不了解STM32底层的朋友可以快速的在STM32上编写应用程序。; e& L% J+ a3 d# H( u
本文说的配置编码器接口,在某些TIM上存在一个“Combined Channel”配置,可以理解为“连接通道”,也算是TIM的一种复用模式。选择里面的“Encoder Mode”即可。3 J$ a. A9 G* B* c
Ⅳ 实例代码
$ t+ u' S" r6 i0 ?本文提供的代码为一个使用标准外设库编写的简单Demo工程,其中里面附带一个工程(用于模拟编码器AB相波形的工程),如下如:
! `/ @0 t( \& |# V  S$ t! X
该工程主要配置TIM的编码器模式,通过定时读取编码器的方向(DIR),和计数(CNT),并通过串口打印出来。
4 z+ g1 n* [9 s& H. G4 V+ S; x
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