STM32 编码器驱动/旋转编码器旋钮encoder

本文已比较纯粹的方式介绍编码器和驱动的编写

编码器最少有两个输出信号，一种典型的结构如上图所示。AB是编码器的输出引脚。当触点和黄色的金属片接触的时候信号发生跳变沿，可以上上升沿也可以是下降沿，具体根据AB引脚默认的电平状态，和金属片电平状态。

当编码器转过一段角度后就会出现上图的波形。AB信号交替出现脉冲。上图所示的状态。B还在金属片上B是高电平,A已经不再金属片上恢复默认电平低。逆时针转动时，A触点比B触点先接触到金属片。所以A的高电平超前B的高电平。超前多少，根据金属片的长度和AB触点的间距决定。所以当顺时针转动的时候，B触点比A触点先接触到金属片。
根据这样的特点可以，从AB出现脉冲的先后可以判别出旋转的方向。脉冲的个数可以判断出转了多少角度。

实际波形
上通道为A，下通道为B
下图为正逆时针旋转

下图为顺时针旋转

对于数字输入输出的MCU来说，可以使用三种方式来实现编码器的驱动

1.GPIO抽样法

按照一定的时间间隔去采集AB触点的电平，根据电平的状态去判别脉冲计数。
上图所示，I:A出现低电平时，B是高电平。出现第一张图顺时针的状态。
II: B是低电平的时候，A是高电平，说明出现第二张图的状态。
抽样法关键在于测量到上述I，II的特征电平。抽样的时间需要根据旋转编码器的最快速度来进行设定，已保证能够采样到特征电平。

一般来说手工扭动的旋转编码器的采样间隔可以是1ms
代码如下，输入参数gpio1,gpio2为AB项的电平值。需要1ms为周期进行采样
encoder_poision_cnt 为脉冲计数器
encoder_dir 为方向
实验结果还不错，虽然看上去简单，但是其稳定性不错。


void task2_task(void *pvParameters)
{while(1){encoder_gpio_in =    GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_10);encoder_gpio_in2 = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_11);encoder_dir =  app_encoder_gpio_mes_test(encoder_gpio_in,encoder_gpio_in2);vTaskDelay(1);}}
uint16_t app_encoder_gpio_mes_test(uint16_t gpio1,uint16_t gpio2)
{static char lock=0;static uint16_t knob_dir =0;if((gpio1 == 0 && gpio2 ==1)&(!lock)){lock =1;knob_dir= 1;encoder_poision_cnt++;}else if((gpio2 ==0 && gpio1==1)&(!lock)){lock =1;knob_dir = 2;if(encoder_poision_cnt>0)encoder_poision_cnt--;}else if((gpio2 ==1 && gpio1==1)){lock =0;knob_dir= 0;}return knob_dir;}

2.中断法

由于编码器是金属触点，所以必然会出现抖动。抖动对于响应快速的外部中断来说是一个比较麻烦的问题。
根据抖动的持续时间，可以做一个简单的延时滤波。
原理是AB接触到触点时，会发生电平的跳边沿，跳边沿触发中断后，判断电平的状态。从而按照1的方法判别

void app_encoder_it_init()
{/*PA10  PA11  encoder In*/NVIC_InitTypeDef   NVIC_InitStruct;EXTI_InitTypeDef   EXTI_InitStruct;/*exti line config*/EXTI_InitStruct.EXTI_Line =EXTI_Line10;EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd =ENABLE ;EXTI_InitStruct.EXTI_Mode =EXTI_Mode_Interrupt;EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);EXTI_InitStruct.EXTI_Line =EXTI_Line11;EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);GPIO_EXTILineConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10);GPIO_EXTILineConfig(GPIOA,GPIO_PinSource11);/*NVIC config*/NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel =EXTI15_10_IRQn;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd =ENABLE ;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 14;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;NVIC_Init( &NVIC_InitStruct);}
static void do_things(void)
{int i =2000;while (i>0){i--;}
}
void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{static char lock=0;static uint16_t knob_dir =0;do_things(); /* simple filter */if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line10)){/*Rising or Falling or noise*/if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_10))/*Rising*/{}else/*Falling*/  {   if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_11)){encoder_poision_cnt++;knob_dir = FORWORD;}}EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line10);}else if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line11)){/*Rising or Falling or noise*/if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_11))/*Rising*/{     }else /*Falling*/{if((GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_10))& (encoder_poision_cnt>0)){encoder_poision_cnt--;knob_dir = BACKWORD;}}EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line11);}

3.使用TIM 的编码器模块

STM32 的TIM模块自己带encoder的接口，可以不在CPU的参与下自己动进行方向，脉冲计数。
需要用户去读取CNT和DIR的数值已获取计数值和旋转方向。
TIM模块庞大复杂，如果不熟悉该模块可以使用上面的基础方法。
代码如下

void app_encoder_tim_gpio_init(void)
{GPIO_InitTypeDef   GPIO_InitStruct;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_InitStruct.GPIO_Pin  =GPIO_Pin_8;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed =GPIO_Speed_10MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_InitStruct.GPIO_Pin  =GPIO_Pin_9;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed =GPIO_Speed_10MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);app_encoder_tim();}
void app_encoder_tim(void)
{   TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;TIM_ICInitTypeDef    TIM_ICInitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1,ENABLE);TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0x0; // No prescaling TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 60000; TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure);TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 4;//ICx_FILTER;TIM_ICInit(TIM1, &TIM_ICInitStructure);TIM1->CNT = 0;TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM1, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising,TIM_ICPolarity_Rising);TIM_Cmd(TIM1,ENABLE);}