STM32增量式编码器接口模式解析

1万 · 2023-9-27 10:11

本帖最后由两只袜子于 2023-9-27 10:13 编辑

Ⅰ 关于编码器
编码器的种类有很多，什么增量式编码器、绝对值编码器，有轴或者无轴编码器，电压输出、推拉输出、集电极开路输出等等。但不管什么类型的编码器，其目的都类似，得到转动的角度，角速度、位移等。
本文讲述常见的增量式编码器，增量式编码器也可以叫正交编码器，也就是说可以通过其A、B的相位知道编码器是正转，还是反转，还可以根据编码器参数得出旋转了多少角度等。
常见的增量式编码器A、B、Z三根线代表什么意思呢？使用过编码器的人不难理解，这里简单给初学者讲述一下：
A、B两线提供相位相差90度的脉冲信号，用其来计算旋转的角度；Z线为过零点线，也就是说每转一转，经过某一点都会输出一个脉冲信号，主要用于“过零校正”，三线的信号大致如下图（左边）：

有些编码器出来的线有一个对应的“非”信号线（如上图右边），其实主要用于抗干扰的。
更多关于编码器的描述，请网上搜索相关的知识进行了解，本文不再讲述。
Ⅱ STM32编码器接口模式
在STM32芯片中，都有这么一个定时器，叫通用定时器“General-purpose timers”，定时器里面存在这么一个模式，叫编码器接口模式“Encoder interface mode”。当然，具体是哪一个TIM，可参看芯片对应的数据手册，可以一目了然。
STM32提供的编码器接口模式主要针对的就是“正交编码器”，它可以利用定时器的“计数”功能，得出编码器计了多少个脉冲；同时，它可以根据编码器AB的相位得出编码器是正转，还是反转。

（图片来自STM32参考手册）

1.计算脉冲个数
有点类似TIM的捕获功能，捕获A相、B相的脉冲信号；只是编码器模式是捕获A(TI1)、B(TI2)相的边沿信号（如上图），相当于一个周期内，计4个脉冲信号的值。
2.计数器的增减（方向）
STM32的计数器会根据方向（+ 或者 -）来进行计数，TI1和TI2相位相差90，4个阶段的边沿，对应TI1和TI2不同电平信号，从这个不同的信号，硬件自身可以判断出其方向。在编码器模式下，有个寄存器（TIMx_CR1）中有一个方向位（DIR），会随着编码器旋转方向的改变而改变，我们可以通过读取该位来判断编码器的正转，还是反转。
3.TIM时基
STM32编码器接口模式，其实是通过利用AB相位TIM时基提供时钟信号，使其计数。

1万 · 2023-9-27 10:14

Ⅲ 应用编程
相信看了上面的一些描述，大家应该对编码器有所理解了。其实，在STM32中，可以通过配置编码器模式对应的函数，就能实现获取编码器传感器上面的信息了。
使用STM32提供的标准外设库，或者使用STM32CubeMX工具很容易将TIM配置成编码器模式。
1.标准外设库配置编码器
TIM_EncoderInterfaceConfig，它就是编码器接口的配置函数。简单的只需要配置该函数，使能TIM，即可实现采集编码器上面的信息。（当然，需要复杂的操作，还需要做其他相应的配置）
void ENCODER_Configuration(void){ TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM3, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising); TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);}
2.STM32CubeMX配置
STM32CubeMX是一套快速开发的工具，让很多不了解STM32底层的朋友可以快速的在STM32上编写应用程序。
本文说的配置编码器接口，在某些TIM上存在一个“Combined Channel”配置，可以理解为“连接通道”，也算是TIM的一种复用模式。选择里面的“Encoder Mode”即可。