【嵌入式学习 |
您所在的位置：网站首页 › stm32f103上拉下拉问题 › 【嵌入式学习 |
【嵌入式学习
|
编码器接口
本质手册编码器接口简介编码器接口基本结构工作细节和例子
编码器接口测速硬件接线图编程步骤实验现象测位置极性问题
测速度
代码main.cEncoder.cEncoder.hTimer.cTimer.h
本质
编码器测速相当于测频法测正交脉冲的频率，CNT计次，每隔一段时间取一次计次。高级，它是带方向的计次。 手册
通过定时器的编码器接口来实现自动计次。之前的代码是通过触发外部中断，然后在中断函数里手动进行计次。使用编码器接口的好处就是节约软件资源。对于频繁执行，操作简单的任务，一般设计一个硬件电路模块来自动完成。 使用定时器的编码器接口，再配合编码器，就可以测量旋转速度和旋转方向。编码器测速一般应用在电机控制的项目上。使用PWM驱动电机，再使用编码器测量电机的速度，然后再使用PID算法进行闭环控制。 这是一个编码器，它有两个输出，一个是A相，一个是B相，然后接入到stm32，定制起的编码器接口，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个脉冲停下来，那么CNT就由0自增到10，停下来。编码器左转，CNT就–，左转产生一个脉冲，CNT减一次，如编码器左转产生5个脉冲，CNT就在原来10的基础上自减5停下来。
方向：当正转时，A相提前B相90度，反转时，A相滞后B相90度。接口：一个带有方向控制的外部时钟 使用正交信号精度更高，AB相都可以计次，相当于计次频率提高了一倍，还可以加抗噪声电路。 首先把A相和B相的所有边沿作为计数器的计数时钟，出现边沿信号时，就计数自增或自减，自增或自减的计数方向由另一相的状态来决定。查下表即可。
可以看出这个编码器接口的两个引脚，借用了输入捕获单元的前两个通道，所以最终编码器的输入引脚是定时器的CH1和CH2这两个引脚
输入捕获的前两个通道，通过GPIO口接入编码器A、B相，通过滤波器和边沿检测极性选择，产生TI1FP1和TI2FP2，通向编码器接口，编码器接口通过预分频器控制CNT计数器的时钟，同时，编码器接口还根据编码器的旋转方向，控制CNT的计数方向，编码器正转时，CNT自增，编码器反转时，CNT自减，ARR有效，一般我们设置ARR为65535，最大量程。补码：65535对应-1，依此类推（读出数据，得到负数的技巧）
在两相边沿计数，计数精度高（一般使用该模式） 正转 正转的状态都向上计数，反转的状态的都向下计数。
如果出现了一个引脚不变，另一个引脚连续跳变多次的毛刺信号，计数器就会加、减、加、减来回摆动，最终计数值还是原来那个数，并不受毛刺噪声的影响。正交编码器抗噪声的原理
计划用TIM3接编码器，所以需要接在PA6和PA7这两个引脚上。
第二步，配置GPIO，将PA6和PA7配置成输入模式 第三步，配置时基单元，这里预分频一般选择不分频 第四步， 配置输入捕获单元，只需要配置滤波器和极性两个参数 第五步，配置编码器接口模式 最后，调用TIM_Cmd启动定时器 电路初始化完成后，CNT就会随着编码器旋转而自增自减，如果想要测量编码器的位置，直接读出CNT的值即可，如果想要测量编码器的速度和方向，那就需要每隔一段固定的闸门时间，取出CNT，然后把CNT清零。
一般可以看一下接在这个引脚的外部模块输出的默认电平，如果外部模块空闲默认输出高电平，我们就选择上拉输入，默认输入高电平，如果外部模块默认输出低电平，我们配置下拉输入，默认输入低电平。总结，将需要配置电平的位置和外部模块保持默认状态一致，防止默认电平打架。
A、B相各出现了一个下降沿和上升沿，所以计次总共加了4次。
如果我们想让0自减为-1，直接把uint16_t类型强制转换成int16_t即可 硬件方面：对换AB相接线即可 软件方面：通过修改两个输入通道的极性，把任意一个极性反转一下，方向就会反过来 如果想让编码器测速度，可以在固定的闸门时间读一次CNT，然后把CNT清零，此时CNT的值代表速度，单位是脉冲个数/S 代码1、通过Delay实现闸门时间，如果程序没有其他东西，可以这么做 2、如果有其他东西，最好不要在主循环加入过长的Delay函数，这样会阻塞主循环的执行，比较好的方法时使用定时中断，这里的定时中断是每隔1s执行一次，可修改定时中断的时间，来调整闸门时间。 main.c #include "stm32f10x.h" // Device header #include "Delay.h" #include "OLED.h" #include "Timer.h" #include "Encoder.h" //全局变量 uint16_t Speed; int main(void) { OLED_Init(); Timer_Init(); Encoder_Init(); OLED_ShowString(1, 1, "Speed:"); while (1) { //在主循环里每隔一段时间get一次CNT值，可快速刷新Speed OLED_ShowSignedNum(1, 7, Speed, 5); //OLED_ShowSignedNum(1, 7, Encoder_Get(), 5); //Delay_ms(1000);//1s （最好将闸门时间弄短，提高速度刷新频率，防止计数器溢出） //因为每一秒都会清零，CNT最多是1妙内的值，就是速度 //CNT的值代表速度，单位是脉冲个数/s } } void TIM2_IRQHandler(void) { if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET) { //每隔一秒读取一下速度，存在speed变量里 Speed = Encoder_Get(); TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); } } Encoder.c如果想要测量编码器的位置，直接读出CNT的值就可以 如果想要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（测频法测量速度） #include "stm32f10x.h" //编码器接口初始化 void Encoder_Init(void) { //1、开启时钟 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //由于代码需要TIM2输出PWM，因此，输入捕获定时器需要换一个 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //2、配置GPIO GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //上拉输入 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7; //PA6和PA7 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //3、配置时基单元 //TIM_InternalClockConfig(TIM3); //定时器内部时钟配置不需要，因为编码器接口会托管时钟，编码器接口就是一个带方向控制的外部时钟 TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure; TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数，这个计数值是由编码器托管的，它暂时没有用到 TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65535 - 1; //ARR周期，给最大值，防止溢出，16位计数器可以满量程计数 TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 1 - 1; //PSC，不分频，编码器时钟，直接驱动计数器 TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure); //把以上参数配置为TIM3的时基单元 //4、初始化输入捕获单元 TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStruct; //输入捕获单元并没有全部使用到，编码器接口只使用了通道1和通道2的滤波器和极性选择，因此只需要配置这两部分的参数即可 //由于无需配置两个参数，因此结构体配置不完整，又为了防止结构体中出现不确定值可能会造成问题，默认配置 TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStruct); //通道1 TIM_ICInitStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1; //选用TIM3的通道1 TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter = 0xF; //用于选择输入捕获的滤波器 //由于待会配置编码器接口时有配置极性选择，所以此处属于重复配置，因此可省略 //TIM_ICInitStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //上升沿参数代表的是高低电平极性不反转，也就是TI1和TI2是否反相 //TIM_ICInitStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //不分频就是每次触发都有效，2分频就是每个一次有效一次，以此类推 //TIM_ICInitStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //配置数据选择器，可以选择直连通道或者交叉通道 TIM_ICInit(TIM3,&TIM_ICInitStruct); //通道2 TIM_ICInitStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_2; //选用TIM3的通道1 TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter = 0xF; //用于选择输入捕获的滤波器 //TIM_ICInitStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; ，与5编码器接口配置重复配置，因此这里可删掉，同一由配置编码器接口配置即可。 TIM_ICInit(TIM3,&TIM_ICInitStruct); //5、配置编码器接口，只需要调用一个函数即可，保证ICInit在该函数的上面，否则会出现覆盖问题，TI1和TI2都计数 TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM3,TIM_EncoderMode_TI12,TIM_ICPolarity_Rising,TIM_ICPolarity_Rising); //开启定时器 TIM_Cmd(TIM3,ENABLE); } //测位置 //int16_t Encoder_Get(void) //{ //直接返回CNT的值 // return TIM_GetCounter(TIM3); //} //测速度 int16_t Encoder_Get(void) { //因为先读取后清零，因此需要用Temp缓存一下 int16_t Temp; //获取CNT的值 Temp = TIM_GetCounter(TIM3); //CNT清零 TIM_SetCounter(TIM3,0); //返回temp值 return Temp; } Encoder.h #ifndef __ENCODER_H #define __ENCODER_H void Encoder_Init(void); //编码器初始化 int16_t Encoder_Get(void); //获取编码器的位置或速度 #endif以下是定时中断部分代码，因为利用测频法，因此固定1s定时进入中断一次 Timer.c #include "stm32f10x.h" // Device header void 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); } } */ Timer.h #ifndef __TIMER_H #define __TIMER_H void Timer_Init(void); #endif |
编码器的工作流程：根据编码器旋转产生的正交信号脉冲，自动控制CNT自增或自减，从而只是编码器的位置、旋转方向和旋转速度
正交编码器(输出两个相位相差90°的方波信号)一般可以测量位置，或者带有方向的速度值，它一般有两个信号输出引脚，一个是A相，一个是B相，当编码器的旋转轴转起来，A和B相会输出方波信号，转的越快，方波的频率就越高，所以方波的频率就代表了速度。取出任意一相的信号来测量频率，就能知道旋转速度。
编码器接口有两个输入端，分别要接到编码器的A相和B相，有两个网络标号分别写的是TI1FP1和TI2FP2
信号的通路如下（与CH3和CH4无关 ），编码器接口使用CH1和CH2的输入捕获滤波器和边沿检测，但没有使用后面的是否交叉、预分频器和CCR寄存器
编码器接口的输出部分就相当于从模式控制器，去控制CNT的计数时钟和计数方向，如果出现了边沿信号，并且对应另一相的状态为正转，则控制CNT自增，否则控制CNT自减。
注意：72MHZ内部时钟（CK_PSC）和在时基单元初始化设置的计数方向(上图的+/-)并不会使用，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受编码器的控制
实例图1（向上计数、向下计数、正交编码器抗噪声）
实例2（TI1反相，TI2不反相）极性
第一步，RCC开启时钟，开启GPIO和定时器的时钟
上拉输入还是下拉输入的选择
如果不确定外部模块输出的默认状态或者外部信号输出功率非常小，这时尽量选择浮空输入，浮空输入没有上下拉电阻去影响外部信号，缺点是当引脚悬空时，没有默认电平，输入就会受噪声干扰，来回不断跳变。
如果转到0，再往左转，0自减，计数器反向溢出，回到自动重装值，65535，然后继续往下减。
【本文地址】
今日新闻 |
推荐新闻 |