使用STC8H1K的高级PWM的正交编码器计数方式

近期为了测试一些高分辨路的角度传感器，则需要对一些正交角度信号进行计量。在前面 HCTL2020 编码器电路板介绍了基于HCTL2020的计量方式。本文则测试直接使用8H1K28完成正交角度脉冲记录的功能。

● 实验中的旋转编码器

• 型号 : LPD3806-400BW-G5-24C
• 输出接口： 红：VCC；黑：0V；绿：A；白：B
• 接口电路： OC。需要上接上拉电阻。

在博文 旋转角度编码器拆解 给出了编码器电气接口详细结构。

^{▲ 编码器内部的结构}

^{▲ 输出电气结构示意图}

 

■ STC8H1K的高级PWM的正交编码功能

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1. 8H单片机高级PWM功能

STC8H系列的单片机内部集成了两组高级PWM定时器，两组PWM的周期可不同，可分别单独设置。第一组可配置成4对互补/对称/死区控制的PWM，第二组可配置成4路PWM输出或捕捉外部信号。两组PWM定时器内部的计数器时钟频率的分频系数为1～65535之间的任意数值。

第一组PWM定时器有4个通道（PWM1P/PWM1N、PWM2P/PWM2N、PWM3P/PWM3N、PWM4P/PWM4N），每个通道都可独立实现PWM输出（可设置带死区的互补对称PWM输出）、捕获和比较功能；第二组PWM定时器有4个通道（PWM5、PWM6、PWM7、PWM8），每个通道也可独立实现PWM输出、捕获和比较功能。两组PWM定时器唯一的区别是第一组可输出带死区的互补对称PWM，而第二组只能输出单端的PWM，其他功能完全相同。下面关于高级PWM定时器的介绍只以第一组为例进行说明。

2.编码器接口模式

编码器接口模式一般用于马达控制。
选择编码器接口模式的方法是：
 如果计数器只在TI2的边沿计数，则置PWM1_SMCR寄存器中的SMS=001；
 如果只在TI1边沿计数，则置SMS=010；
 如果计数器同时在TI1和TI2边沿计数，则置SMS=011。

通过设置PWM1_CCER1寄存器中的CC1P和CC2P位，可以选择TI1和TI2极性；如果需要，还可以对输入滤波器编程。
两个输入TI1和TI2被用来作为增量编码器的接口。假定计数器已经启动（PWM1_CR1寄存器中的CEN=1），则计数器在每次TI1FP1或TI2FP2上产生有效跳变时计数。TI1FP1和TI2FP2是TI1和TI2在通过输入滤波器和极性控制后的信号。如果没有滤波和极性变换，则TI1FP1=TI1，TI2FP2=TI2。根据两个输入信号的跳变顺序，产生了计数脉冲和方向信号。依据两个输入信号的跳变顺序，计数器向上或向下计数，同时硬件对PWM1_CR1寄存器的DIR位进行相应的设置。不管计数器是依靠TI1计数、依靠TI2计数或者同时依靠TI1和TI2计数，在任一输入端（TI1或者TI2）的跳变都会重新计算DIR位。

编码器接口模式基本上相当于使用了一个带有方向选择的外部时钟。这意味着计数器只在0到PWM1_ARR寄存器的自动装载值之间连续计数（根据方向，或是0到ARR计数，或是ARR到0计数）。所以在开始计数之前必须配置PWM1_ARR。在这种模式下捕获器、比较器、预分频器、重复计数器、触发输出特性等仍工作如常。编码器模式和外部时钟模式2不兼容，因此不能同时操作。
编码器接口模式下，计数器依照增量编码器的速度和方向被自动的修改，因此计数器的内容始终指示着编码器的位置，计数方向与相连的传感器旋转的方向对应。

下表列出了所有可能的组合（假设TI1和TI2不同时变换）。

下面是一个计数器操作的实例，显示了计数信号的产生和方向控制。它还显示了当选择了双边沿时，输入抖动是如何被抑制的；抖动可能会在传感器的位置靠近一个转换点时产生。在这个例子中，我们假定配置如下：
 CC1S=01（PWM1_CCMR1寄存器，IC1FP1映射到TI1）
 CC2S=01（PWM1_CCMR2寄存器，IC2FP2映射到TI2）
 CC1P=0（PWM1_CCER1寄存器，IC1不反相，IC1=TI1）
 CC2P=0（PWM1_CCER1寄存器，IC2不反相，IC2=TI2）
 SMS=011（PWM1_SMCR寄存器，所有的输入均在上升沿和下降沿有效）.
 CEN=1（PWM1_CR1寄存器，计数器使能）
编码器模式下的计数器操作实例 前

3.高级PWM定时器内部的信号

编码器所要使用到的TI1,TI2是外部的时钟输入信号1， 和信号2. 他们分别是腾僧啊PWM1P, PWM2P 形成。所以，在设计8H1K单片机作为编码器的时候，外部的正交脉冲从这两个管脚发送到单片机。

 

01设计实验电路

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1.电路设计¹

^{▲ 实验电路原理图}

3.单片机软件²

• 单片机基础配置: Fosc=35MHz，UARB：460800 bps

 

※ 结论

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初步的实验结果并没有得到相应的数据。还奇怪。

◎ 后记

在2020-7-15，通过与STC公司联系，范飞发送过来相应的设置资料，通过 逐飞科技对于STC8H1K系列的单片机正交解码的资料以及相关实验 实现了STC8H高级PWM功能中对正交编码脉冲解码的功能。

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1. 实验电路的AD工程文件:AD\Test\2020\STCTest\STC8H1K28Encode.SchDoc ↩︎

2. C51工程文件:C51\STC\Test\2020\Experiment\STC8H1KEncoder\STC8H1KEncode.uvproj ↩︎