STM32正交编码器/旋转编码器/磁旋编码器

文章来自网络:

http://www.openedv.com/thread-67058-1-2.html

编码器分类:按工作原理:光电式、磁电式和触点
按电刷式按码盘的刻孔方式:增量式和绝对式两类
由于本人接触面还不是很广,一共就用过两个种类的编码器,都是属于光电的 
差分编码器:一般由8根线连接   信号线分别为  A+  A-   B+   B-  Z+  Z-  以及VCC和GND                  
                                           这里有一种不需要Z信号的,6线差分A+  A-  B+  B-  VCC 和GND
正交编码器:一般是5根线连接,信号线分别为A  B   Z  VCC和GND
编码器线数:  就是旋转一圈你的A(B)会输出多少个脉冲 ,这里的A  B就是上面的输出脉冲信号线,它们转一圈发出的脉冲数一样的,不过存在90°相位差  
 


通常都是360线的   线数越高代表编码器能够反应的位置精度越高
通过判断哪个信号在前  哪个信号在后 来决定TIM->COUNT是++  还是 --
360线  AB一圈各为360个,Z信号为一圈一个
编码器信号:
A  脉冲输出
B  脉冲输出
Z  零点信号  当编码器旋转到零点时,Z信号会发出一个脉冲表示现在是零位置  这个零点位置是固定,厂商指定的        
VCC   电源通常分为24V的和5V的
GND  地线


这里需要注意:
1.这里的正交编码器是如果是24V的工作电压还需要用光耦隔离,24V转为3V3在接到STM32的定时器两个通道上
2.脉冲输出是OC门输出,需要上拉电阻3.Z信号接到STM32的外部中断口上,很容易受到干扰 ,通常需要接一个电容到GND这里给出一个24V转3.3V的隔离电路,用到的是6N136光耦 

硬件连接(这里使用的STM32F103ZET6的TIM4的CH1和CH2):
PB6--A 
PB7--B 
PA1--Z
 


代码详解:TIM4初始化代码如下:

#include "stm32f10x.h"
#include "encode.h"
#include "misc.h"
#include "nvic.h"
#include "sys.h" 
#include "delay.h"
 
void TIM4_Mode_Config(void)
{
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
        TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
        TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;           
 
        //PB6 ch1  A,PB7 ch2 
        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);//使能TIM4时钟        
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//使能GPIOA时钟
         
        GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);//将GPIO_InitStruct中的参数按缺省值输入
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;         
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//PA6 PA7浮空输入        
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
        GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);                           
 
        NVIC_Config(2);
 
        TIM_DeInit(TIM4);
        TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 359*4;  //设定计数器重装值   TIMx_ARR = 359*4
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0; //TIM3时钟预分频值
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision =TIM_CKD_DIV1 ;//设置时钟分割 T_dts = T_ck_int        
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数 
        TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);              
                  
        TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM4, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_BothEdge ,TIM_ICPolarity_BothEdge);//使用编码器模式3,上升下降都计数
        TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);//将结构体中的内容缺省输入
        TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 6;  //选择输入比较滤波器 
        TIM_ICInit(TIM4, &TIM_ICInitStructure);//将TIM_ICInitStructure中的指定参数初始化TIM3
         
//        TIM_ARRPreloadConfig(TIM4, ENABLE);//使能预装载
        TIM_ClearFlag(TIM4, TIM_FLAG_Update);//清除TIM3的更新标志位
        TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_Update, ENABLE);//运行更新中断
        //Reset counter
        TIM4->CNT = 0;//
 
        TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);   //启动TIM4定时器
 
}
/*        
void TIM3_Mode_Config(void)
{
        ///TIM3 clock source enable 
        RCC->APB1ENR|=1<<1;       //TIM3时钟使能
        // Enable 1GPIOA, clock 
        RCC->APB2ENR|=1<<2;    //使能PORTA时钟
 
        // Configure PA.06,07 as encoder input 
        GPIOA->CRL&=0XF0FFFFFF;//PA6
        GPIOA->CRL|=0X04000000;//浮空输入
        GPIOA->CRL&=0X0FFFFFFF;//PA7
        GPIOA->CRL|=0X40000000;//浮空输入
 
        // Enable the TIM3 Update Interrupt 
        //这两个东东要同时设置才可以使用中断
        TIM3->DIER|=1<<0;   //允许更新中断                                
        TIM3->DIER|=1<<6;   //允许触发中断
         
        TIM3_NVIC_Config();
         
 
        //Timer configuration in Encoder mode 
        TIM3->PSC = 0x0;//预分频器
        TIM3->ARR = 15-1;//设定计数器自动重装值 
        TIM3->CR1 &=~(3<<8);// 选择时钟分频:不分频
        TIM3->CR1 &=~(3<<5);// 选择计数模式:边沿对齐模式
                 
        TIM3->CCMR1 |= 1<<0; //CC1S='01' IC1FP1映射到TI1
        TIM3->CCMR1 |= 1<<8; //CC2S='01' IC2FP2映射到TI2
        TIM3->CCER &= ~(1<<1);         //CC1P='0'         IC1FP1不反相,IC1FP1=TI1
        TIM3->CCER &= ~(1<<5);         //CC2P='0'         IC2FP2不反相,IC2FP2=TI2
        TIM3->CCMR1 |= 3<<4; //        IC1F='1000' 输入捕获1滤波器
        TIM3->SMCR |= 3<<0;         //SMS='011' 所有的输入均在上升沿和下降沿有效
        TIM3->CNT = 0;
        TIM3->CR1 |= 0x01;    //CEN=1,使能定时器
 
}*/
 
void TIM4_Init(void)
{
  TIM4_Mode_Config();
}

这里的NVIC_Config(2)是我个人写的一种多种中断配置的方法单独放在nvic.c中需要了解的可以自己看看工程这里


通常要问的是两点
1.TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 359*4
2.TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM4, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_BothEdge ,TIM_ICPolarity_BothEdge);//使用编码器模式3,上升下降都计数


很多人不理解为要360线的编码器为什么这里的重装值乘以4  读出来的为什么又要/4,其实这两个要结合起来解释
首先看看这个函数TIM_EncoderInterfaceConfig,它有4个参数
1.选择哪个定时器  即TIM42.编码器模式有三种 见下图
3.TIM_IC1的极性4.TIM_IC2的极性这里设置的是编码器模式3,且TI1和TI2都是双边沿触发--即上下边沿都计数
 


还有一个大家不是很懂的图,我来分析一下
 

1.有效边沿  其实就是对应上面设置的编码器的三种模式
2.相对信号的电平,这里没有理解手册意思,我把它理解为于它的高低电平意味着将PB6和PB7接口对换,PB7接A  PB6接B   这样一来就意味着原来的正转变成反转  计数上升变为下降


  


TIx  就相当于输入信号的 TIM4->CH1  TIM4->CH2
TIxF 滤波后信号
TIxFPx经过带极性选择的边缘检测器过后的产生的信号


3.至于TI1FP1和TI2FP2信号在上身沿计数还是下降沿计数受两点影响  极性(是否反向)  边缘检测(上升沿还是下降沿)
我们这里设置的是不反向  在双边沿计数,即在A上升下降 B的上身下降都计数而计数


为什么是x4倍 下图结合上面的配置详细说明了
 




由此完成了编码器的配置


至于读取编码器角度的时间,要根据实际需要来设置
编码器线数为   w线/圈
转速为  V  圈/min
读取间隔时间 t(线间隔时间)
t <= 60/WV   单位为秒


还有Z信号归零,在遇到Z信号的时候,将定时器的CNT=0,这样就能保证位置与CNT实际对应上了中断代码如下

//外部中断1,编码器Z相归零  优先级--①  0 0[/color]
[color=rgb(90, 90, 90)]void EXTI1_IRQHandler(void)
{
 
        TIM4->CNT = 0;//每次遇到相对零(Z信号)就将计数归0
        TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);
                                                                                           
}
 
 
//编码器接口模式     优先级--2   1  1
void TIM4_IRQHandler(void)
{         
        if(TIM4->SR&0x0001)//溢出中断
        {
                ;
        }        
        TIM4->SR&=~(1<<0);//清除中断标志位         
}

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