stm32正交编码器学习.docx
最近做一个项目，主控芯片用STM32RBT6，要用到光栅尺，本来带一个控制器的，通过控制器的232可以读取光栅尺的数据，但这个控制器太大，设备中放不下，于是，考虑自己做一个，网上看到很多有用CPLD的方案，后来无意间发现stm32的定时器可以配置成编码器，甚喜高兴之余，突然发现stm32的定时器是16位的，我的光栅尺的计数会超过65535，于是在21ic论坛上和几位高手请教，最终确定的方案工作过程是配置TIM3为正交编码器模式，并定一个10ms的中断，每10ms读取一次计数值，10ms的前提是在10ms内计数器不溢出（这个思想要感谢21ic的lxyppc）以下是部分代码：（这些代码修改于ST官方的例程，但我的工程用的是V3的固件库，他们的例程貌似是0.3的，所以有些地方有改动）下面是初始化TIM3为正交编码器模式void ENC_Init(void)TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;/* Encoder unit connected to TIM3, 4X mode */ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;/* TIM3 clock source enable */ 使能端口时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);/* Enable GPIOA, clock */RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);/* Configure PA.06,07 as encoder input */设置端口为输入 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);/* Enable the TIM3 Update Interrupt */使能定时器3更新中断NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = TIMx_PRE_EMPTION_PRIORITY;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = TIMx_SUB_PRIORITY;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);/* Timer configuration in Encoder mode */ 配置编码器模式TIM_DeInit(ENCODER_TIMER);TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0x0; / No prescaling TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = ENCODER_TIM_PERIOD; TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(ENCODER_TIMER, &TIM_TimeBaseStructure);TIM_EncoderInterfaceConfig(ENCODER_TIMER, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = ICx_FILTER;TIM_ICInit(ENCODER_TIMER, &TIM_ICInitStructure);/ Clear all pending interruptsTIM_ClearFlag(ENCODER_TIMER, TIM_FLAG_Update);TIM_ITConfig(ENCODER_TIMER, TIM_IT_Update, ENABLE);/Reset counterTIM2->CNT = COUNTER_RESET;/ ENC_Clear_Speed_Buffer();TIM_Cmd(ENCODER_TIMER, ENABLE); 以下为获取一次计数值，此算法来自lxyppc，可以规避超过16位的情况，具体细节见s16 ENC_Get_Electrical_Angle(void)static u16 lastCount = 0;u16 curCount = ENCODER_TIMER->CNT;s32 dAngle = curCount - lastCount;if(dAngle >= MAX_COUNT) dAngle -= ENCODER_TIM_PERIOD;else if(dAngle < -MAX_COUNT) dAngle += ENCODER_TIM_PERIOD;lastCount = curCount;return (s16)dAngle; 以下为系统滴答的初始化和中断函数void TB_Init(void) /* Setup SysTick Timer for 10 msec interrupts */if (SysTick_Config(SystemFrequency / 100) /* Capture error */ while (1);void SysTick_Handler(void) /*if (hTimebase_display_500us != 0) hTimebase_display_500us -; */if (hSpeedMeas_Timebase_500us !=0) hSpeedMeas_Timebase_500us-;else hSpeedMeas_Timebase_500us = SPEED_SAMPLING_TIME; CurrentCount += ENC_Get_Electrical_Angle(); /ENC_Calc_Average_Speed must be called ONLY every SPEED_MEAS_TIMEBASE ms /ENC_Calc_Average_Speed(); 以上代码已通过测试，固件库版本为：V3.1.2ST官方例程和中文说明文档：http:/www.stmicroelectronics.co . oder_AN%28CH%29.pdfhttp:/images.stmicroelectronics . 32F10xxx_Encoder_AN(CH).zip最后抱怨一句，st为啥不把定时器做成32位的呢，能增加1分钱成本吗原创文章："【请保留版权，谢谢！】文章出自我爱方案网。这个是我经常用的编码器读取方法s16 Enc_GetCount(void) static u16 lastCount = 0; u16 curCount = ENCODER_TIM->CNT; s32 dAngle = curCount - lastCount; if(dAngle >= MAX_COUNT) dAngle -= ENCODER_TIM_PERIOD; else if(dAngle < -MAX_COUNT) dAngle += ENCODER_TIM_PERIOD; lastCount = curCount; return (s16)dAngle;既然你1s都不会溢出，那你可以做个每10ms产生一次的中断在中断中调用上面的代码上述代码中MAX_COUNT是10ms内可能出现的计数最大值还要大的值ENCODER_TIM_PERIOD是定时器的period值，最好比MAX_COUNT大然后定义一个32位的有符号变量，如currentCount然后每隔10ms执行一次currentCount += Enc_GetCount();你只需要去读取currentCount的值就可以得到位移信息了。在这种情况下计数器的值变化是这样的，假设计数器周期值为999：初始值 995正转10 995+10=>1000+5=5反转7 5-7=>-2+1000 = 998最终值 998因此总共转了998-995 = 3个步长，与实际情况相同/* Function Name : TIM2_IRQHandler* Description : This function handles TIM2 global interrupt request.* Input : None* Output : None* Return : None/void TIM2_IRQHandler(void) GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; static u16 Seg_Old; if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC1) != RESET) TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC1); if (var = 0) /* OCMP_1 */ var+; /* Segments(lcdcr) to be turned on are loaded with the value 1 otherwise 0 */ Seg_Old = framelcdcr; GPIO_Write(GPIOE,Seg_Old); /* com(lcdcr) is set to low, other coms set to Vdd/2 */ /* Configure all coms as Floating Input */ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = COMPORT; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure); /* com(lcdr) is set to low PP */ GPIO_ResetBits(GPIOC,comlcdcr); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = comlcdcr; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure); else /* OCMP_2 */ var = 0; /* Segments(lcdcr) values are inverted */ Seg_Old = (u16)(Seg_Old); GPIO_Write(GPIOE,Seg_Old); /* com(lcdcr) is set to high, other coms set to Vdd/2 */ /* Configure all coms as Floating Input */ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = COMPORT; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure); /* com(lcdr) is set to high PP */ GPIO_SetBits(GPIOC,comlcdcr); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = comlcdcr; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure); lcdcr+; if (lcdcr>3) lcdcr =0; else if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET) TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); /* All seg and coms off to decrease VRMS */ GPIO_Write(GPIOE,0); /* Clear segments on portE */ GPIO_ResetBits(GPIOC,COMPORT); /* Clear segments on portC */ /* Configure all coms as PP_output */ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = COMPORT; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure); */stm32编码器使用方法作者:平凡的阳光 2011-08-23 08:05 星期二 晴 stm32具有16位的编码器模式，使用它时，16位会带来困扰；这里归结如下。 既然16位不够用，就需要扩展到32位甚至64位，更多的位数也可以，不过没有现成的数据类型了；需要探究点别的东西。 如何扩展到32位，这让人困扰；经过多次摸索，确认使用定时查询编码器计数值，用软件扩展到32位的方法最可靠。 例说如下： 这里设置自动装载值为65535，在使用中不更改这个ARR值；那么发生跳变的情况就发生在0-65535的跳变上，不论它俩由谁变到谁，在我们扩展到32位时都会引起65535的数值变化。 由于我们定时查询，假定每1ms查询一次，恰巧在这1ms内发生了跳变；假定跳变前后的值分别为：60000,10000。跳动量为60000-10000=50000，这也是跳变前后未修正时的计数差值；反应到实际中为在跳变时变化量大，为突然性的“暴跌”或“大涨”。那么平时也有变化“亢进”的时候，这时候怎么区分呢。这需要具体问题具体分析。如下。 对于32767的变化量，在1ms查询周期下；对应的变化量为3.2767*,stm32的gpio翻转速度未必有这么高，也就是说现在的“木桶”，最短的不会是我们的计数方式了。 在适用范围内，最小的“跳变”量是32768；所以我们能够接纳的最大“亢进”量是32767。也就是只要变化量没过32767，我们可以认为他是正常的计数，没有发生跳变。否则就是发生了跳变，需要参照上次的32位计数值修正计数；就是“+”或“-”掉跳变值65535。 至此，完成了第一个任务，将16位定时器扩展到32位或64位计数。 这里的限定条件是： 1：使用stm32，编码器计数模式 2：编码器输入的信号频率不仅< 32.767M,考虑到IO的高频响应能力，有可能更低。 3：自动装载值为65535，如果<65535，对应的可输入信号频率也会跟着减小；更改它相当于乱搬石头，有砸脚风险。 4：报告一声，“到目前，还没必要开溢出中断”，考虑利用中断倒并非“杞人忧天”。 void ENC_Init(void)TIM_TimeBaseInitTypeDefTIM_TimeBaseStructure;TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;/* Encoder unit connected to TIM3, 4X mode */ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;/* TIM3 clock source enable */RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);/* Enable GPIOA, clock */RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);/* Configure PA.06,07 as encoder input */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);/* Enable the TIM3 Update Interrupt */NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQChannel;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);/* Timer configuration in Encoder mode */TIM_DeInit(TIM3);TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0x0;/ No prescaling TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = (4*2000)-1;TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Down; TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM3, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Falling, TIM_ICPolarity_Falling);TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = ICx_FILTER;TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure);/ Clear all PENDING interruptsTIM_ClearFlag(TIM3, TIM_FLAG_Update);TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update, ENABLE);/Reset counterTIM3->CNT = COUNTER_RESET;/ ENC_Clear_Speed_Buffer();TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
