買了個(gè)Arduino的旋轉(zhuǎn)編碼器模塊，配合STM32定時(shí)器的編碼器模式實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)角度以及圈數(shù)的計(jì)數(shù)。這種旋轉(zhuǎn)編碼器我能想到的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景暫時(shí)只有實(shí)體音量旋鈕，鼠標(biāo)的滾輪等，所以只實(shí)現(xiàn)了計(jì)數(shù)。閱讀Arduino關(guān)于該編碼器的介紹，該編碼器還可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的速度、加速度的計(jì)算。應(yīng)該算是算法層級(jí)的吧，還沒(méi)做到實(shí)際應(yīng)用，暫時(shí)不深究，本篇僅僅對(duì)旋轉(zhuǎn)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：

按工作原理：光電式、磁電式和觸點(diǎn)電刷式;

按碼盤的刻孔方式：增量式和絕對(duì)式兩類;

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。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(dāng)旋鈕旋轉(zhuǎn)完一圈時(shí)，該腳會(huì)放出一個(gè)電平跳變信號(hào)，相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)編碼器常說(shuō)的“Z”信號(hào)，實(shí)際上我買的這個(gè)只是一個(gè)開(kāi)關(guān)，即旋鈕部分可以按下去(類似于汽車上的音量調(diào)節(jié)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為這兩個(gè)，不明白為什么是這個(gè)絲印，應(yīng)該實(shí)際對(duì)應(yīng)于編碼器常用的“A”、“B”信號(hào)吧，這兩個(gè)信號(hào)的發(fā)生方式如下：

正旋：如上圖當(dāng)旋鈕開(kāi)始正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，“A”從低電平變?yōu)楦唠娖剑?ldquo;B”保持不變;當(dāng)旋鈕旋轉(zhuǎn)到預(yù)定位置時(shí)，“A”維持為高電平，“B”然后跟著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(yīng)用，就知道為什么了。

根據(jù)如上正旋反旋規(guī)律，就已經(jīng)可以根據(jù)編碼器輸出的信息判斷出編碼器的旋轉(zhuǎn)方向以及計(jì)算出其旋轉(zhuǎn)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(dāng)其中某個(gè)IO口檢測(cè)到上升沿或者下降沿時(shí)，在中斷函數(shù)內(nèi)檢測(cè)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，“B”上升沿，檢測(cè)到“A”、“B”電平狀態(tài)為“11”。

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

若一直反轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)方向，同時(shí)在“A”、“B”同時(shí)跳變完成后，即可根據(jù)編碼器的旋轉(zhuǎn)方向?qū)幋a器的旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)進(jìn)行增減。

以上為使用外部中斷方式處理旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出信息，當(dāng)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(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行計(jì)數(shù)的呢?

其實(shí)原理一樣，將旋轉(zhuǎn)編碼器的“CLK(A)”、“DT(B)”腳接入到TIMx的通道，將對(duì)應(yīng)通道引腳配置為編碼器接口模式，使能計(jì)數(shù)，然后STM32的值就會(huì)在硬件上按照上述規(guī)對(duì)計(jì)數(shù)器的值進(jìn)行加減。

本實(shí)驗(yàn)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(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)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?yàn)橛布孕袑?duì)計(jì)數(shù)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(shù)為：

void TIM4_IRQHandler(void){

if(TIM4->SR&0x0001)//溢出中斷{

LED_Toggle(1);

}

TIM4->SR&=~(1<<0);//清除中斷標(biāo)志位 }

主函數(shù)讀取相應(yīng)計(jì)數(shù)器值，并將其打印至串口：

int main(void) {// 讀取計(jì)數(shù)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(zhuǎn)一次會(huì)計(jì)數(shù)兩次Enc0Pos /= 2;if(Enc0Pos != Enc_PinDATLast

{

Enc_PinDATLast = Enc0Pos; printf("Position = %d\n\r", Enc0Pos);

}

}

參考文獻(xiàn)：

"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