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【经验分享】STM32学习笔记:编码器接口模式及应用

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STMCU小助手 发布时间:2022-1-11 23:00
Ⅰ 关于编码器. s& K2 B/ f, ^4 N( X  E. k! R
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。
, R. ~3 O6 O3 q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。
1 y* T! Z' S/ J9 }% {- z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:
+ Q4 o- d1 z$ JA、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):
" k' \" D! J- B' k8 e: a
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。" v. }( K: n9 I. z: ^
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。- A' O: G* S3 `8 {* ]% Z  l
STM32编码器接口模式
% x' R+ y6 Q, R- ?3 W! N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。" Q& f$ V: V/ r; e$ E
STM32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。
+ Z. O% @3 D- g  [9 g
(图片来自STM32参考手册)
) G- Y% f2 {# k  `) v* J1.计算脉冲个数+ O  L. Y/ Q! `  u
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。4 Z6 Y  H9 k+ [) w0 `2 M6 i/ O
2.计数器的增减(方向)
9 u7 g& I: `$ CSTM32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。' U2 ]4 v  ?8 L
3.TIM时基
6 s& o5 E  z! K( _+ X& d3 dSTM32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。
3 H4 F! o, X& p# P9 b" z1 z$ H
Ⅲ 应用编程2 c8 g! _: l2 t: q
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。4 C. T, X6 n+ [0 I1 f, u
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。
4 l- R. f# T1 R( r  s1.标准外设库配置编码器1 d2 v  s# z* @# _) f
TIM_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)4 c( t% `+ w. d
void ENCODER_Configuration(void){  TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM3, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);  TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);}
  ~. G/ _! M0 N2.STM32CubeMX配置& K. ^/ |+ b+ |: |$ c- \- r' R, u6 R
STM32CubeMX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。8 i% ^* K! n' p9 Y* {$ s
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。9 f* y* r* k+ C  c4 }! }+ G
Ⅳ 实例代码
6 M1 t: p! Z. U/ z) M% Q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:5 p( ^$ d& r$ j% F% m$ W% a* v

: X; f# L9 O; `/ L0 v; e/ D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。

& e% t" g8 O; p7 @
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