【STM32】标准库 TIM编码器接口

对于一些频繁使用中断并且仅仅执行比较简单的任务的情况下，可以选用编码器接口的方式，一般都会设计一个硬件电路模块来自动完成。而编码器接口就是一个给编码器进行计次的电路。每个一段时间就去一次计数值，就能得到旋转的速度了。编码器测速一般都用于电机测速上，PWM驱动电机，编码器测速，PID算法进行闭环控制。一般电机的速度比较快，会用无接触方式的霍尔传感器或者光栅进行测速。为了模拟，就用人手扭动代替电机转动，编码器就代替霍尔传感器或者光栅（事实上都是一样效果）。

编码器接口的工作流程：

编码器有两个输出，分别输出两个相，当满足一定条件的时候，控制时基单元中的CNT进行自增或者自减，在一定时间后把得到的值读出来，然后CNT清零，再根据旋转方向进行自增自减。有点类似与侧频法的套路，但是这个比较高级，还能自减。 

定时器如果用了编码器的话，就不敢别的活了，考虑定时器够不够。

硬件资源以及软件资源是可以互补的，比如对于输出比较，可以设置一个中断，进入中断手动计数，自行把电平反转，对于输入捕获，也可以设置中断，手动把CNT放到CCR中。对于编码器接口，也可以用手动中断进入，然后进行自增自减少。

这就是硬件不够，软件来凑。优先使用硬件资源，软件资源可以去干更重要的事情。

图中最后一点，CH3CH4不能接编码器。

 正交编码器，输出的两个相，扭动正交编码器的时候，输出两个相位相差90度的波形，扭动越快输出的频率就越快，频率就相当于速度，测出频率就相当于速度啦。

根据机型的选择，规定正转A相提前B相提前90度，亦或是滞后90度，这只是一个极性的问题。

但是也可以不要B相，用一个普通IO口进行高低电平判断是正转还是反转，为什么用正交信号表示呢？

原因有2：

1.抗噪声，两个信号是交替跳变的，如果有毛刺，就是一个信号不变，另一个信号疯狂跳变，就是噪音干扰了，设置滤波电路就能去除噪声。

2.因为两个都能跳变，所以测频率的精确度提高了一倍。

工作原理：

根据上图右侧的表格，在编码器输出信号的歌边沿都进行计数，至于是自增还是自减，则看是正转还是反转，正转对应上面的表，计数器加一，反转对应下面的表，减。

电路结构：

 编码器接口的两个输入分别接输入捕获的前两个通道，CH1CH2，输入滤波以及边沿检测信号都都有在使用，但是后续的预分频器没有使用了。

编码器接口的输出功能是控制时基单元的CNT进行加减，这时候不用内部时钟以及计数模式了，因为计数器现在属于一种托编码器接口管的状态，加减由编码器接口决定。

 这里的ARR有用，利用补码的性质可以得到负数，比如一般把ARR设置成65535，CNT增加的时候，自然没问题，反转的时候，0就到65535了，这时候我们把这个数设置成有符号的数值，这个65535就对应-1,65534对应-2，以此类推！

编码器三种工作模式：

 其中TI1FP1就是A相，2就是B相，第二列就是另一相对应的高低电平。在TI1计数的意思就是之计算A的边沿，2就是B，在TI1和TI2就是对应两个相的边沿都可以计数。跟下图的逻辑是一致的。一般选用第三种模式，计数次数多的话，精度会更高一些。

示例：

 毛刺部分，根据第一个表的原理，会让它来回回摆动，增加减少增加减少，最后回归到毛刺之前的状态，这样就达到了滤除干扰的目的。

 两张图的TI1以及TI2都没变，为什么会计数不一样呢？因为一个均不反相一个TI1反相了，什么是反相，就是高电平变成低电平，低电平变成高电平，也就是经过一个非门。这个就跟极性选择有关系了，编码器接口的极性选择不是选择上升沿触发还是下降沿触发，因为上下沿都会触发，极性选择选择的是要不要经过非门，进过则信号的电平反转，不经过则跟以前一样。

上面两个图有什么用呢？

就是如果自己编码器接口发现技术方向反了，就可以改变一个相的极性改变计数方向,或者改变两者的接线颠换，就行啦。

代码部分：

编码器接口的接线只接受CH1跟CH2，所以要看清楚引脚的接线图对应的引脚，不要接错啦

第一步：开启RCC时钟，配置GPIO以及定时器的时钟

第二步，配置GPIO，把PA6以及PA7配置成输入模式，配置GPIO的时候，选择输入模式要根据外部的装置的默认输出状态来选择，默认高电平就上拉，低电平就下拉，不确定就浮空，但是浮空容易受干扰。

三，配置时基单元，ARR=65535，不分频，只执行CNT计数就行了

四，配置输入捕获单元，只有滤波器以及极性选择有用

    TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;
    TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);
    TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;
    TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;
    TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);
    TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
    TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0xF;
    TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);

虽然只需要这两个参数，但是其他也要配置，一般使用    TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);富裕一个默认值，具体是什么，跳转看看就行，然后再把需要的修改修改，TIM_ICPolarity_Rising      表示高电平，也是不反相      
 TIM_ICPolarity_Falling  反相。但是在编码器模式配置的时候还会出现，所以这里就不配置了，重复啦。就是下面这个。有两个通道就配置两次咯，因为不是交叉，所以不能用PWMIconfig函数，

五，配置编码器接口模式，

void TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_EncoderMode,
                                uint16_t TIM_IC1Polarity, uint16_t TIM_IC2Polarity);

第一个参数是定时器，二计数模式，第几个相计数，三四分别是通道一跟二的极性。

因为上面ICInit配置有一个极性配置，删掉那个配置的话其实就是默认值，所以一定要把这个函数放在ICInit下面，保证能够把ICInit配置的极性覆盖。

六，timcmd开启定时器

这样配置的话，在0往反方向旋转之后，就会变成65535，要想输出负数，需要强制类中转换，在获取值函数中，修改返回值的定义类型改成有符号类型，或者在OLED显示的时候，把显示函数改为有符号输出。符号是自带的，不用你管，C语言中可以验证。

int16_t Encoder_Get(void)
{
    int16_t Temp;
    Temp = TIM_GetCounter(TIM3);
    TIM_SetCounter(TIM3, 0);
    return Temp;
}

 OLED_ShowSignedNum(1, 7, Speed, 5);

测速，就是要隔一段时间读取CNT的值，输出CNT的值，然后把CNT的值清零，以CNT代替速度。

int16_t Encoder_Get(void)
{
    int16_t Temp;
    Temp = TIM_GetCounter(TIM3);
    TIM_SetCounter(TIM3, 0);
    return Temp;
}

隔一段时间是多少呢？在主函数中读取函数之后进入一段延时函数，但是不建议这么做，因为在主程序中设定一个比较长的延时函数，会影响主程序的进程，可以配置一个定时器，按照配置的花四溅进入中断，然后再中断中读取CNT的值并且传回主函数，用OLED的函数显示就行啦！