编码器

编码器参数：

分辨率：指编码器能够分辨的最小单位。对于增量式编码器，其分辨率表示为编码器转轴旋转一圈所产生的脉冲数，即脉冲数/转 (Pulse Per Revolution 或 PPR)。码盘上透光线槽的数目其实就等于分辨率，也叫多少线，较为常见的有 5-6000 线。对于绝对式编码器，内部码盘所用的位数就是它的分辨率，单位是位 (bit)，具体还分单圈分辨率和多圈分辨率。
精度：首先明确一点，精度与分辨率是两个不同的概念。精度是指编码器每个读数与转轴实际位置间的最大误差，通常用角度、角分或角秒来表示。例如有些绝对式编码器参数表里会写 ±20′′，这个就表示编码器输出的读数与转轴实际位置之间存在正负 20 角秒的误差，精度由码盘刻线加工精度、转轴同心度、材料的温度特性、电路的响应时间等各方面因素共同决定。
最大响应频率：指编码器每秒输出的脉冲数，单位是 Hz。计算公式：最大响应频率 = 分辨率 * 轴转速/60。
信号输出形式：对于增量式编码器，每个通道的信号独立输出上图就是常规信号输出，还有正弦信号输出形式，输出电路形式通常有集电极开路输出、推挽输出、差分输出等。对于绝对式编码器，由于是直接输出几十位的二进制数，为了确保传输速率和信号质量，一般采用串行输出或总线型输出，例如同步串行接口 (SSI)RS485CANopen 或 EtherCAT 等，也有一部分是并行输出，输出电路形式与增量式编码器相同。

STM32编码器接口介绍，

如果计数器仅在 TI2 边沿处计数，在 TIMx_SMCR 寄存器中写入 SMS=“001”；
如果计数器仅在 TI1 边沿处计数，写入 SMS=“010”；
如果计数器在 TI1 和 TI2 边沿处均计数，则写入 SMS=“011”。

通过编程 TIMx_CCER 寄存器的 CC1P 和 CC2P 位，选择 TI1 和 TI2 极性。
如果需要，还可对输入滤波器进行编程。CC1NP 和 CC2NP 必须保持低电平。

TI1 和 TI2 两个输入用于连接增量编码器。如果使能计数器（在 TIMx_CR1 寄存器的 CEN 位中写入“1”），则计数器的时钟由 TI1FP1 或 TI2FP2 上的每次有效信号转换提供。

TI1FP1 和 TI2FP2 是进行输入滤波器和极性选择后 TI1 和 TI2 的信号，如果不进行滤波和反相，则 TI1FP1=TI1，TI2FP2=TI2。

将根据两个输入的信号转换序列，产生计数脉冲和方向信号。
根据该信号转换序列，计数器相应递增或递减计数，同时硬件对 TIMx_CR1 寄存器的 DIR 位进行相应修改。

任何输入（TI1 或 TI2）发生信号转换时，都会计算 DIR 位，无论计数器是仅在 TI1 或 TI2 边沿处计数，还是同时在 TI1 和 TI2 处计数。

编码器接口模式就相当于带有方向选择的外部时钟。

这意味着，计数器仅在 0 到 TIMx_ARR 寄存器中的自动重载值之间进行连续计数（根据具体方向，从 0 递增计数到 ARR，或从 ARR 递减计数到 0）。因此，在启动前必须先配置 TIMx_ARR。

同样，捕获、比较、预分频器、重复计数器及触发输出功能继续正常工作。编码器模式和外部时钟模式 2 不兼容，因此不能同时选择。

1. 下图就是电机正转的编码器输出波形，上表的红线计数方式

2. 通道A接TI1，通道B接TI2

3.TI1FP1的计数方向，需要参考TI2的电平

4. TI2FP2的计数方向，需要参考TI1的电平

顺时针旋转就是一个递增的计数器

逆时针旋转就是一个递减的计数器

STM32寄存器介绍

编码器的使用：

设置从模式寄存器的SMCR(SMS) 工作模式：编码器模式1，编码器模式2，编码器模式3；
设置输入引脚为TI1,TI2
设置触发的极性CCER(CC1P,CC2P)
设置滤波和分频 SCMR(IC1F,IC1PSC IC2F,IC2PSC)
使能计数器 CR1(CEN)
硬件会自动设置CR1(DIR)方向位；

不完整代码：

#ifndef __BSP_ENCOEDER_H
#define __BSP_ENCOEDER_H#include "stm32f4xx.h"/* 定时器选择 */
#define ENCODER_TIM                            TIM3
#define ENCODER_TIM_CLK_ENABLE()                     __HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE()/* 定时器溢出值 */
#define ENCODER_TIM_PERIOD                     65535
/* 定时器预分频值 */
#define ENCODER_TIM_PRESCALER                  0      /* 定时器中断 */
#define ENCODER_TIM_IRQn                       TIM3_IRQn
#define ENCODER_TIM_IRQHandler                 TIM3_IRQHandler/* 编码器接口引脚 */
#define ENCODER_TIM_CH1_GPIO_CLK_ENABLE()      __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE()
#define ENCODER_TIM_CH1_GPIO_PORT              GPIOC
#define ENCODER_TIM_CH1_PIN                    GPIO_PIN_6
#define ENCODER_TIM_CH1_GPIO_AF                GPIO_AF2_TIM3#define ENCODER_TIM_CH2_GPIO_CLK_ENABLE()      __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE()
#define ENCODER_TIM_CH2_GPIO_PORT              GPIOC
#define ENCODER_TIM_CH2_PIN                    GPIO_PIN_7
#define ENCODER_TIM_CH2_GPIO_AF                GPIO_AF2_TIM3/* 编码器接口倍频数 */
#define ENCODER_MODE                           TIM_ENCODERMODE_TI12/* 编码器接口输入捕获通道相位设置 */
#define ENCODER_IC1_POLARITY                   TIM_ICPOLARITY_RISING
#define ENCODER_IC2_POLARITY                   TIM_ICPOLARITY_RISING/* 编码器物理分辨率 */
#define ENCODER_RESOLUTION                     16/* 经过倍频之后的总分辨率 */
#if (ENCODER_MODE == TIM_ENCODERMODE_TI12)#define ENCODER_TOTAL_RESOLUTION             (ENCODER_RESOLUTION * 4)  /* 4倍频后的总分辨率 */
#else#define ENCODER_TOTAL_RESOLUTION             (ENCODER_RESOLUTION * 2)  /* 2倍频后的总分辨率 */
#endif/* 减速电机减速比 */
#define REDUCTION_RATIO                        30extern __IO int16_t Encoder_Overflow_Count;
extern TIM_HandleTypeDef TIM_EncoderHandle;void Encoder_Init(void);#endif   /* __BSP_ENCODER_H */

/********************************************************************************* @file    bsp_motor_control.c* @author  fire* @version V1.0* @date    2019-xx-xx* @brief   编码器接口******************************************************************************* @attention** 实验平台:野火  STM32 F407 开发板 * 论坛    :http://www.firebbs.cn* 淘宝    :http://firestm32.taobao.com********************************************************************************/ #include "./Encoder/bsp_encoder.h"/* 定时器溢出次数 */
__IO int16_t Encoder_Overflow_Count = 0;TIM_HandleTypeDef TIM_EncoderHandle;/*** @brief  编码器接口引脚初始化* @param  无* @retval 无*/
static void Encoder_GPIO_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};/* 定时器通道引脚端口时钟使能 */ENCODER_TIM_CH1_GPIO_CLK_ENABLE();ENCODER_TIM_CH2_GPIO_CLK_ENABLE();/* 设置输入类型 */GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_OD;/* 设置上拉 */GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;/* 设置引脚速率 */GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;/* 选择要控制的GPIO引脚 */  GPIO_InitStruct.Pin = ENCODER_TIM_CH1_PIN;/* 设置复用 */GPIO_InitStruct.Alternate = ENCODER_TIM_CH1_GPIO_AF;/* 调用库函数，使用上面配置的GPIO_InitStructure初始化GPIO */HAL_GPIO_Init(ENCODER_TIM_CH1_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);/* 选择要控制的GPIO引脚 */  GPIO_InitStruct.Pin = ENCODER_TIM_CH2_PIN;/* 设置复用 */GPIO_InitStruct.Alternate = ENCODER_TIM_CH2_GPIO_AF;/* 调用库函数，使用上面配置的GPIO_InitStructure初始化GPIO */HAL_GPIO_Init(ENCODER_TIM_CH2_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
}/*** @brief  配置TIMx编码器模式* @param  无* @retval 无*/
static void TIM_Encoder_Init(void)
{ TIM_Encoder_InitTypeDef Encoder_ConfigStructure;/* 使能编码器接口时钟 */ENCODER_TIM_CLK_ENABLE();/* 定时器初始化设置 */TIM_EncoderHandle.Instance = ENCODER_TIM;TIM_EncoderHandle.Init.Prescaler = ENCODER_TIM_PRESCALER;TIM_EncoderHandle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;TIM_EncoderHandle.Init.Period = ENCODER_TIM_PERIOD;TIM_EncoderHandle.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;TIM_EncoderHandle.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;/* 设置编码器倍频数 */Encoder_ConfigStructure.EncoderMode = ENCODER_MODE;/* 编码器接口通道1设置 */Encoder_ConfigStructure.IC1Polarity = ENCODER_IC1_POLARITY; //上升沿触发 有点不解，不是使用 编码器模式 3 在计数器在 TI1FP1 和 TI2FP2 的边沿计数，Encoder_ConfigStructure.IC1Selection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;Encoder_ConfigStructure.IC1Prescaler = TIM_ICPSC_DIV1;Encoder_ConfigStructure.IC1Filter = 0;/* 编码器接口通道2设置 */Encoder_ConfigStructure.IC2Polarity = ENCODER_IC2_POLARITY;Encoder_ConfigStructure.IC2Selection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;Encoder_ConfigStructure.IC2Prescaler = TIM_ICPSC_DIV1;Encoder_ConfigStructure.IC2Filter = 0;/* 初始化编码器接口 */HAL_TIM_Encoder_Init(&TIM_EncoderHandle, &Encoder_ConfigStructure);/* 清零计数器 */__HAL_TIM_SET_COUNTER(&TIM_EncoderHandle, 0);/* 清零中断标志位 */__HAL_TIM_CLEAR_IT(&TIM_EncoderHandle,TIM_IT_UPDATE);/* 使能定时器的更新事件中断 */__HAL_TIM_ENABLE_IT(&TIM_EncoderHandle,TIM_IT_UPDATE);/* 设置更新事件请求源为：计数器溢出 这个地方可能会忘记设置 */__HAL_TIM_URS_ENABLE(&TIM_EncoderHandle);/* 设置中断优先级 */HAL_NVIC_SetPriority(ENCODER_TIM_IRQn, 5, 1);/* 使能定时器中断 */HAL_NVIC_EnableIRQ(ENCODER_TIM_IRQn);/* 使能编码器接口 */HAL_TIM_Encoder_Start(&TIM_EncoderHandle, TIM_CHANNEL_ALL);
}/*** @brief  编码器接口初始化* @param  无* @retval 无*/
void Encoder_Init(void)
{Encoder_GPIO_Init();    /* 引脚初始化 */TIM_Encoder_Init();     /* 配置编码器接口 */
}/*** @brief  定时器更新事件回调函数* @param  无* @retval 无*/
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{/* 判断当前计数器计数方向 方向代表电机方向 */if(__HAL_TIM_IS_TIM_COUNTING_DOWN(&TIM_EncoderHandle))/* 下溢 */Encoder_Overflow_Count--;else/* 上溢 */Encoder_Overflow_Count++;
}/*********************************************END OF FILE**********************/

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