STM32编码器接口测速方法及实例

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前言

一、编码器接口测速配置步骤

二、使用库函数

三、代码配置示例

3.1 RCC开启时钟

3.2 配置GPIO

3.3 配置时基单元

3.4 配置输入捕获单元

3.5 配置编码器接口模式

3.6 启动定时器

总结

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前言

        如何用编码器旋转控制CNT自增自减，本文介绍编码器接口测速的配置步骤。

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一、编码器接口测速配置步骤

第一步、RCC开启时钟，开启GPIO和定时器的时钟。

第二步、配置GPIO，这里举例把PA6和PA7配置成输入模式。

第三步、配置时基单元，这里预分频器一般选择不分频；自动重装一般给最大65535；只需要CNT执行计数。

第四步、配置输入捕获单元，这里输入捕获单元只有滤波器和极性这两个参数有用，其他参数没有用到与编码器无关。

第五步、配置编码器接口模式，这个直接调用库函数就可以配置。

第六步、启动定时器，调用TIM_Cmd函数。

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        电路初始化完成之后，CNT就会随着编码器旋转而自增自减。

测编码器位置，直接读出CNT的值即可；

测编码器的速度和方向，需要每隔一段固定的闸门时间，取出一次CNT，然后再把CNT清零，这样就是测频法测量速度了。

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二、使用库函数

TIM_EncoderInterfaceConfig函数

定时器编码接口配置。

第一个参数选择定时器；

第二个参数选择编码器模式；

第三、四个参数分别选择通道1和通道2的电平极性。

三、代码配置示例

3.1 RCC开启时钟

第一步、RCC开启时钟，将需要的TIM外设和GPIO外设的时钟打开。

代码示例：

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);//使用APB1的开启时钟函数，输入捕获定时器为TIM3。TIM3也是APB1的外设
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//这里计划用TIM3的通道1，根据引脚定义表，TIM3_CH1对应PA6引脚，所以开启GPIOA的时钟

使用APB1的开启时钟函数本文代码示例的输入捕获定时器为TIM3。TIM3也是APB1的外设。

本文代码示例计划用TIM3的通道1，根据引脚定义表，TIM3_CH1对应PA6引脚，所以开启GPIOA的时钟。

3.2 配置GPIO

第二步、配置GPIO，把PA6和PA7配置成上拉输入模式，

GPIO模式可以选择上拉、下拉或者浮空。那么上拉、下拉和浮空如何选择？

上拉和下拉：

        可以看接在引脚的外部模块输出的默认电平，

如果外部模块默认输出高电平，就选择上拉输入，默认输入高电平；

如果外部模块默认输出低电平，就选择下拉输入，默认输入低电平。

GPIO模式和外部模块保持默认状态一致，防止默认电平打架。这是上拉和下拉的选择原则。一般默认高电平是一个习惯的状态，所以上拉输入用的比较多。

浮空：

        如果不确定外部模块输出的默认状态，或者外部信号输出功率非常小的时候就尽量选择浮空输入。浮空输入没有上拉电阻和下拉电阻去影响外部信号。但是缺点是当引脚悬空时没有默认的电平了，输入就会受噪声干扰，来回不断地跳变。

        以上就是三种输入模式的选择原则。

代码示例：

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode= GPIO_Mode_IPU;//这里选择上拉输入
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin= GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed= GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);

3.3 配置时基单元

第三步：配置时基单元，包括预分频器、自动重装器、计数模式等，这些参数可用结构体配置。

代码示例：

	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision= TIM_CKD_DIV1;//指定时钟分频，用于信号滤波
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode= TIM_CounterMode_Up;//计数器模式
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period= 65536-1;//ARR自动重装器的值
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler= 0;//PSC预分频器	
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter= 0;//重复计数器的值
	TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitStructure);//最后初始化TIM3

指定时钟分频：用于信号滤波

计数器模式：目前这个参数是没有作用的，因为计数方向也是被编码器接口托管的。

ARR自动重装器的值：这个值最好设置大一些，防止计数溢出。这里给了最大值，也就是16位的计数器可以满量程计数，这样计数的范围是最大的，而且方便换算为负数。

PSC预分频器：预分频器给0，就是不分频。编码器的时钟直接驱动计数器。

重复计数器的值：只有高级定时器才有，这里是初始化通用寄存器，所以值给0.

注：PSC和ARR的取值都要在0~65535之间，不能超范围。

3.4 配置输入捕获单元

        由编码器接口测速配置步骤图可以看出，输入捕获单元并没有全部使用到，编码器接口只使用了通道1和通道2的滤波器和极性选择，所以只需要配置这两部分的参数即可。

        在结构体中只配置其中两部分是不完整的，为了防止结构体中出现的不确定值可能会造成的问题，最好在定义结构体变量之后用TIM_ICStructInit函数给结构体初始化，把结构体的地址传入函数赋一个初始值。

TIM_ICStructInit函数默认给的初始值：

void TIM_ICStructInit(TIM_ICInitTypeDef* TIM_ICInitStruct)
{
  /* Set the default configuration */
  TIM_ICInitStruct->TIM_Channel = TIM_Channel_1;
  TIM_ICInitStruct->TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
  TIM_ICInitStruct->TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
  TIM_ICInitStruct->TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
  TIM_ICInitStruct->TIM_ICFilter = 0x00;
}

        结构体初始值赋值好后，再指定通道为1，滤波器为0xF，电平极性为上升沿。

代码示例：

	TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;
	TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);
	TIM_ICInitStructure.TIM_Channel=TIM_Channel_1;//TIM_Channel选择通道
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter=0xF;//TIM_ICFilter用来配置输入捕获的滤波器
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity=TIM_ICPolarity_Rising;//TIM_ICPolarity极性
	TIM_ICInit(TIM3,&TIM_ICInitStructure);

        TIM_Channel选择通道，因为TIM_ICInit函数只有一个，所以要靠结构体的这个参数来指定是配置哪个通道。这里先配置通道1.

        TIM_ICFilter用来配置输入捕获的滤波器，如果信号有毛刺和噪声，就可以增大滤波器参数，可以有效避免干扰。参数的取值范围0x0到0xF之间，数越大滤波效果越好，每个数值对应的采样频率和采样次数，可查看参考手册。

        注意滤波器和分频器的区别，虽然两者都可以计次，但是滤波器计次并不会改变信号的原有频率，一般滤波器的采样频率会远高于信号频率，所以它只会滤除高频噪声，使信号更平滑，1KHz滤波之后仍然是1KHz，信号频率不会变化。而分频器就是对信号本身进行计次了，会改变频率。1KHz，2分频之后就是500Hz，4分频之后就是250Hz。

        TIM_ICPolarity极性

TIM_ICPolarity_Rising上升沿触发

TIM_ICPolarity_Falling下降沿触发

TIM_ICPolarity_BothEdge上升沿下降沿都触发

        电平极性为上升沿并不代表上升沿有效，因为编码器接口始终都是上升沿、下降沿都有效的。这里的上升沿参数代表的是高低电平极性不反转。也就是之前博文说的TI1、TI2是否反相（STM32 TIM编码器接口-CSDN博客 )对应通道给上升沿就是不反相，给下降沿就是反相。这里的极性参数在配置编码器接口的时候也有，这里的配置也可以删掉。

        参数配置好后，最后传给函数TIM_ICInit，把这些参数写入到通道1。还有通道2的配置，

加上通道2配置后的代码示例：

	TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;
	TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);
	TIM_ICInitStructure.TIM_Channel=TIM_Channel_1;//TIM_Channel选择通道1
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter=0xF;//TIM_ICFilter用来配置输入捕获的滤波器
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity=TIM_ICPolarity_Rising;//TIM_ICPolarity极性
	TIM_ICInit(TIM3,&TIM_ICInitStructure);
	
	TIM_ICInitStructure.TIM_Channel=TIM_Channel_2;//TIM_Channel选择通道2
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter=0xF;//TIM_ICFilter用来配置输入捕获的滤波器
	TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity=TIM_ICPolarity_Rising;//TIM_ICPolarity极性
	TIM_ICInit(TIM3,&TIM_ICInitStructure);

        选择通道2，滤波器为0xF，电平极性为上升沿。配置好之后再调用TIM_ICInit函数，把配置的参数写入到通道2.

代码逻辑总结：

        首先定义结构体变量，然后TIM_ICStructInit函数给结构体赋一个初始值，再部分修改需要配置的参数，调用TIM_ICInit函数配置一遍电路，这个结构体变量的配置调用TIM_ICInit函数之后，就写入到硬件寄存器了，所以调用TIM_ICInit函数之后这个结构体可以换个值继续使用，不需要重新定义新的结构体了。

3.5 配置编码器接口模式

        配置编码器接口只需要调用一个函数就可以了。

代码示例：

	TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM3,TIM_EncoderMode_TI12,TIM_ICPolarity_Rising,TIM_ICPolarity_Rising);

    TIM_EncoderInterfaceConfig函数用于定时器编码接口配置。

第一个参数：选择定时器TIM3。

第二个参数：编码器模式，一般选择TI1和TI2都计数。

TIM_EncoderMode_TI1：仅在TI1计数。

TIM_EncoderMode_TI2：仅在TI2计数。

TIM_EncoderMode_TI12：TI1和TI2都计数。

后两个参数是IC1和IC2的极性，可更具实际情况来配置，这里选择TIM_ICPolarity_Rising。

TIM_ICPolarity_Falling，选择这个参数就是通道反相。

TIM_ICPolarity_Rising，选择这个参数就是通道不反相

        这里TIM_EncoderInterfaceConfig函数的后两个参数和配置输入捕获单元的极性参数是一样的，实际的效果确实就是一样的，这两个地方的参数其实都是配置的同一个寄存器。这里属于重复配置，后面配置的参数会覆盖前面的参数，可以将输入捕获单元配置的极性参数删掉，只使用后面函数来配置极性。这里需要注意TIM_EncoderInterfaceConfig函数和配置输入捕获单元结构体的代码先后位置，后面的配置会覆盖前面的配置。

3.6 启动定时器

        启动定时器，调用TIM_Cmd函数。

代码示例：

	TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);

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        以上初始化配置就结束了，调用后编码器旋转就能控制CNT自增自减。

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总结

        以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了编码器接口测速配置步骤、需要用到的库函数以及具体参数配置。

作者：Echo_cy_