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[其它] 以Arduino方式学习使用旋转编码器EC11

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 楼主| suncat0504 发表于 2023-11-24 13:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
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Arduino, ESP8266, 旋转编码器, EC11
本帖最后由 suncat0504 于 2023-11-24 13:36 编辑

#申请原创# @21小跑堂
      平时买个什么模块，需要测试是否正常。通常这种情况下，我优先选择用ESP8266或者其它可以在ArduinoIDE下使用的开发板来测试。原因无他，因为可以直接使用支持库、以及连接、下载、串口测试显示接收等方便，不需要额外做其他事情。所以当买来的旋转编码器在拿到手里后，立马就用ESP8266来测试了。
论坛里已经有不少伙计发了有关编码器的帖子，我这里也就不再详细说明编码器的资料了，只上干货。
先看看ESP8266的引脚图：
b4931a292112529db433688252d4dc37
旋转编码器的接口：
c060851a6fd86445db1e4545dcdf20fa
编码器的电原理图：
5b5b9bc6faa38d6bb15a610965d17aeb
输出信号：
cf3c42ee4a2ac1749287feb7b2ad550e
A、B两相都输出方波，顺时针方向旋转时，A相超前B相90度，逆时针方向旋转时，B相超前A相90度；
为了方便接线和测试，我用洞洞板重新改了接线方式，使所有接线都放在一侧。使用ESP8266的D1，D2这两个口采集A、B数据。 2.jpg
为了方便看编码器旋转时信号的变化，首先使用以下程序进行测试：
复制
  1. // 本程序使用ESP8266测试旋转编码器，使用D1（GPIO5）接A，D2（GPIO4）接B
    

  2. // 引脚定义
    

  3. #defineBMQ_A  5
    

  4. #defineBMQ_B  4
    

  5. // 旋转标志变量
    

  6. unsignedchar flag = 0;
    

  7. // 上次状态
    

  8. unsignedchar status_old = 0;
    

  9. // 当前状态
    

  10. unsignedchar status_cur = 0;
    

  11. // 旋转计数，顺时针：+1；逆时针：-1
    

  12. int cnt = 0;
    

  13. void setup(){
    

  14.   // 串口设置
    

  15.   Serial.begin(115200);
    

  16.   
    

  17.   // LED设置
    

  18.   pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
    

  19.   // 设置D1（GPIO5）、D2（GPIO4）为数字输入口
    

  20.   pinMode(BMQ_A, INPUT);    // D1 - A
    

  21.   pinMode(BMQ_B, INPUT);    // D2 - B
    

  22.   // 设置中断，下降沿和上升沿均触发中断
    

  23.   //attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(BMQ_A), a_proc, FALLING | RISING);
    

  24.   //attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(BMQ_B), b_proc, FALLING | RISING);
    

  25.   status_old=digitalRead(BMQ_A)*2+digitalRead(BMQ_B);
    

  26. }
    

  27. void loop(){
    

  28.    status_cur=digitalRead(BMQ_A)*2+digitalRead(BMQ_B);
    

  29.    if(status_old != status_cur){
    

  30.      status_old=status_cur;
    

  31.      Serial.print("A:");
    

  32.      Serial.print(digitalRead(BMQ_A));
    

  33.      Serial.print(" B:");
    

  34.      Serial.println(digitalRead(BMQ_B));
    

  35.    }
    

  36. }
    

  37. // 中断处理函数，边沿触发
    

  38. IRAM_ATTR void a_proc(){
    

  39.   status_cur=digitalRead(BMQ_A)*2+digitalRead(BMQ_B);
    

  40.   if(status_cur != status_old){
    

  41.     status_old=status_cur;
    

  42.     Serial.print("a_proc ");
    

  43.     Serial.print("A:");
    

  44.     Serial.print(digitalRead(BMQ_A));
    

  45.     Serial.print(" B:");
    

  46.     Serial.println(digitalRead(BMQ_B));
    

  47.   }
    

  48.     
    

  49. }
    

  50. IRAM_ATTR void b_proc(){
    

  51.   status_cur=digitalRead(BMQ_A)*2+digitalRead(BMQ_B);
    

  52.   if(status_cur != status_old){
    

  53.     status_old=status_cur;
    

  54.     Serial.print("b_proc ");
    

  55.     Serial.print("A:");
    

  56.     Serial.print(digitalRead(BMQ_A));
    

  57.     Serial.print(" B:");
    

  58.     Serial.println(digitalRead(BMQ_B));
    

  59.   }
    

  60. }


运行后，从串口收集到的信息如下：
初始化状态：A:0 B:0
1、顺时针旋转一格场合：
    A:1 B:0
    A:1 B:1
    A:0 B:1
    A:0 B:0
2、逆时针旋转一格场合
    A:0 B:1
    A:1 B:1
    A:1 B:0
    A:0 B:0
程序改为边沿中断触发处理场合（需要开放Setup中attachInterrupt的中断设置代码，注释掉loop中代码）
1、顺时针旋转一格场合：
    a_proc A:1 B:0
    b_proc A:1 B:1
    a_proc A:0 B:1
    b_proc A:0 B:0
2、逆时针旋转一格场合
    b_proc A:0 B:1
    a_proc A:1 B:1
    b_proc A:1 B:0
    a_proc A:0 B:0
和循环处理的取得数据变化是一致的。可以使用中断方式来处理。根据数据的变化规律，准备用以下逻辑进行判断处理，
1、初始化时记录A、B口数据，计算为A*2+B
2、中断发生时，采集数据，数据发生变化并且匹配顺时针或者逆时针的变化规律时，存储到标志数组，
3、采集到的变化数据够4个时，与变化规律进行比较，从而判断出是顺时针旋转，还是逆时针旋转。
整理代码如下：
复制

  1. 

  2. // 本程序测试旋转编码器，使用D1（GPIO5）接A，D2（GPIO4）接B
    


  3. 

  4. // 引脚定义
    

  5. #define BMQ_A 5
    

  6. #define BMQ_B 4
    


  7. 

  8. // 一组数据采集完成的标志
    

  9. unsigned char flag = 0;
    

  10. // 当前数据存储位置
    

  11. unsigned char pos = 0;
    

  12. // 完整数据采集周期变量
    

  13. unsigned char chg[8];
    


  14. 

  15. // 上次状态
    

  16. unsigned char status_old = 0;
    

  17. // 当前状态
    

  18. unsigned char status_cur = 0;
    


  19. 

  20. // 旋转计数，顺时针：+1；逆时针：-1
    

  21. long step = 0;
    


  22. 

  23. void setup() {
    

  24.   // 串口设置
    

  25.   Serial.begin(230400);
    

  26.   
    

  27.   // LED设置
    

  28.   pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
    


  29. 

  30.   // 设置D1（GPIO5）、D2（GPIO4）为数字输入口
    

  31.   pinMode(BMQ_A, INPUT);    // D1 - A
    

  32.   pinMode(BMQ_B, INPUT);    // D2 - B
    


  33. 

  34.   // 设置中断，下降沿和上升沿均触发中断
    

  35.   attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(BMQ_A), a_proc, FALLING | RISING);
    

  36.   attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(BMQ_B), b_proc, FALLING | RISING);
    


  37. 

  38.   status_old=digitalRead(BMQ_A)*2+digitalRead(BMQ_B);
    

  39. }
    


  40. 

  41. void loop() {
    


  42. 

  43. }
    


  44. 

  45. // 中断处理函数，边沿触发
    

  46. IRAM_ATTR void a_proc() {
    

  47.   //Serial.println("a_proc");
    

  48.   com_proc();
    

  49. }
    


  50. 

  51. IRAM_ATTR void b_proc() {
    

  52.   //Serial.println("b_proc");
    

  53.   com_proc();
    

  54. }
    


  55. 

  56. void com_proc() {
    

  57.   int val=0;
    

  58.   if (flag==0) {
    

  59.     // 当前状态
    

  60.     status_cur=digitalRead(BMQ_A)*2+digitalRead(BMQ_B);
    

  61.     if (status_cur != status_old) {
    

  62.       Serial.print("pos=");
    

  63.       Serial.print(pos);
    

  64.       Serial.print("  AB=");
    

  65.       Serial.println(status_cur);
    

  66.       // 有变化
    

  67.       status_old=status_cur;
    

  68.       // 保存
    

  69.       chg[pos++]=status_cur;
    

  70.       if (pos>=4) {
    

  71.         // 完成一组数据采集
    

  72.         flag=1;   // 设置标志，防止下一次中断打断下面的处理
    


  73. 

  74.         // 计算这组数据的变化顺序
    

  75.         val=chg[0]*1000 + chg[1]*100 +chg[2]*10 +chg[3];
    

  76.         // 为了能避免用户在旋转不到位时进行反方向的旋转，需要判断多种值的判定
    

  77.         // 正常的顺时针旋转为2310，逆时针为1320，通过切换组合顺序，可以避免漏判
    

  78.         if (val == 2310 || val==3102 || val==1023 || val==231) {
    

  79.           // 顺时针转动
    

  80.           step++;
    

  81.           Serial.print("Shun:");
    

  82.           Serial.println(step);
    

  83.         } else if (val == 1320 || val==3201 || val==2013 || val==132) {
    

  84.           // 逆时针转动
    

  85.           step--;
    

  86.           Serial.print("Ni:");
    

  87.           Serial.println(step);
    

  88.         }
    

  89.         if (val == 1020 || val==1013 || val==2023 || val==2020) {
    

  90.           // 转了一半不动，或者回去了，保留后两位数据
    

  91.           chg[0]=chg[2];
    

  92.           chg[1]=chg[3];
    

  93.           pos=2;
    

  94.           // 恢复标志
    

  95.           flag=0;
    

  96.         } else {
    

  97.           // 存储位置归位
    

  98.           pos=0;
    

  99.           // 恢复标志
    

  100.           flag=0;
    

  101.         }
    

  102.       }  
    

  103.     }
    

  104.   }
    

  105. }

以上代码是经过了以下测试，没有任何问题的，响应速度也很快：
1、慢速顺时针旋转测试
2、慢速逆时针旋转测试
3、快速顺时针旋转测试
4、快速逆时针旋转测试
5、快速旋转中顺时针、逆时针无规律快速切换测试
6、旋转一格不到，就回位，或者反转的测试

以上处理逻辑，应该同样适用于ARM、RISC等其它架构的单片机。
对不喜欢动手敲太多代码的朋友，你也可以选择安装别人做好的名为“Encoder”的库，有现成的例子可以帮助你。
图片1.png


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21小跑堂 打赏了 60.00 元 2023-11-28
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21小跑堂
以Arduino方式的方式测试使用旋转编码器EC11，以外部中断方式触发结合电平逻辑判断旋转方向和角度，适合低分辨率和低转速的编码器，如果高分辨率和高速旋转设备，用户可借助MCU定时器的编码器接口进行数据采集。（蓝V用户打赏已提升）  发表于 2023-11-28 15:27

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认证：大连伊飞特信息技术有限公司软件工程师
简介：本人于1993年毕业于大连理工大学。毕业后从事单片机开发工作5年，之后转入软件开发工作至今。

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