以Arduino方式学习使用旋转编码器EC11

#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：

旋转编码器的接口：

编码器的电原理图：

输出信号：

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。
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：

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// 本程序使用ESP8266测试旋转编码器，使用D1（GPIO5）接A，D2（GPIO4）接B

// 引脚定义

#defineBMQ_A  5

#defineBMQ_B  4

// 旋转标志变量

unsignedchar flag = 0;

// 上次状态

unsignedchar status_old = 0;

// 当前状态

unsignedchar status_cur = 0;

// 旋转计数，顺时针：+1；逆时针：-1

int cnt = 0;

void setup(){

  // 串口设置

  Serial.begin(115200);

  

  // LED设置

  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);

  // 设置D1（GPIO5）、D2（GPIO4）为数字输入口

  pinMode(BMQ_A, INPUT);    // D1 - A

  pinMode(BMQ_B, INPUT);    // D2 - B

  // 设置中断，下降沿和上升沿均触发中断

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

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

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

}

void loop(){

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

   if(status_old != status_cur){

     status_old=status_cur;

     Serial.print("A:");

     Serial.print(digitalRead(BMQ_A));

     Serial.print(" B:");

     Serial.println(digitalRead(BMQ_B));

   }

}

// 中断处理函数，边沿触发

IRAM_ATTR void a_proc(){

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

  if(status_cur != status_old){

    status_old=status_cur;

    Serial.print("a_proc ");

    Serial.print("A:");

    Serial.print(digitalRead(BMQ_A));

    Serial.print(" B:");

    Serial.println(digitalRead(BMQ_B));

  }

    

}

IRAM_ATTR void b_proc(){

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

  if(status_cur != status_old){

    status_old=status_cur;

    Serial.print("b_proc ");

    Serial.print("A:");

    Serial.print(digitalRead(BMQ_A));

    Serial.print(" B:");

    Serial.println(digitalRead(BMQ_B));

  }

}

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

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



// 引脚定义

#define BMQ_A 5

#define BMQ_B 4



// 一组数据采集完成的标志

unsigned char flag = 0;

// 当前数据存储位置

unsigned char pos = 0;

// 完整数据采集周期变量

unsigned char chg[8];



// 上次状态

unsigned char status_old = 0;

// 当前状态

unsigned char status_cur = 0;



// 旋转计数，顺时针：+1；逆时针：-1

long step = 0;



void setup() {

  // 串口设置

  Serial.begin(230400);

  

  // LED设置

  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);



  // 设置D1（GPIO5）、D2（GPIO4）为数字输入口

  pinMode(BMQ_A, INPUT);    // D1 - A

  pinMode(BMQ_B, INPUT);    // D2 - B



  // 设置中断，下降沿和上升沿均触发中断

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

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



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

}



void loop() {



}



// 中断处理函数，边沿触发

IRAM_ATTR void a_proc() {

  //Serial.println("a_proc");

  com_proc();

}



IRAM_ATTR void b_proc() {

  //Serial.println("b_proc");

  com_proc();

}



void com_proc() {

  int val=0;

  if (flag==0) {

    // 当前状态

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

    if (status_cur != status_old) {

      Serial.print("pos=");

      Serial.print(pos);

      Serial.print("  AB=");

      Serial.println(status_cur);

      // 有变化

      status_old=status_cur;

      // 保存

      chg[pos++]=status_cur;

      if (pos>=4) {

        // 完成一组数据采集

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



        // 计算这组数据的变化顺序

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

        // 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

        // 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

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

          // 顺时针转动

          step++;

          Serial.print("Shun:");

          Serial.println(step);

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

          // 逆时针转动

          step--;

          Serial.print("Ni:");

          Serial.println(step);

        }

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

          // 转了一半不动，或者回去了，保留后两位数据

          chg[0]=chg[2];

          chg[1]=chg[3];

          pos=2;

          // 恢复标志

          flag=0;

        } else {

          // 存储位置归位

          pos=0;

          // 恢复标志

          flag=0;

        }

      }  

    }

  }

}

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。