学习STM32CubeMX旋转编码器模块

前言

雨打灯难灭，风吹色更明。
若飞天上去，定作月边星。——李白《咏萤火》

一、旋转编码器介绍

旋转编码器是一种可以左右旋转，同时也可以按下，也可以按下旋转的器件，通过左右旋转对应着内部不同开关的导通，同时按下也可以旋转，由此看来旋转编码器可以实现很复杂的功能，简单的通过左右旋转可以调节音量、亮暗等功能，按键可以发挥普通按键的作用，按下按键的同时左右旋转又可以区别普通旋转的按键，因此可以用一个旋转编码器同时调节音量和亮暗(举例),同时也可以通过不同的转速实现不同的功能，综上所述，它的功能很复杂，用处也很多。

旋转编码器是用来测量转速并配合 PWM 技术可以实现快速调速的装置，光电式旋转编码器通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出（REP）。

按信号的输出类型分为： 电压输出、集电极开路输出、推拉互补输出和长线驱动输出。

形式分类：
有轴型：有轴型又可分为夹紧法兰型、同步法兰型和伺服安装型等。
轴套型：轴套型又可分为半空型、全空型和大口径型等。
以编码器工作原理可分为： 光电式、磁电式和触点电刷式。
按码盘的刻孔方式不同分类编码器可分为增量式和绝对式两类。

旋转编码器的原理和特点

1、增量式编码器

增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。增量式编码器也称为正交编码器，是通过两个信号线的脉冲输出来进行数据处理，一个输出脉冲就对应于一个增量位移，编码器每转动一定的位移，就会产生一个脉冲信号。通过读取单位时间脉冲信号的数量，达到测量速度的效果（v = s / t），通过对脉冲信号的累加，和编码器的码盘周长 （转一圈对应的距离） 便可以达到计算距离的效果（s = n * d）。

我使用的是下面这种比较简单的五脚旋转编码器：

二、引脚配置

我使用的旋转编码器有五个引脚，可能还会有其他不同类型的会有不同的引脚，
这五个引脚分别为GND, VCC（+）, SW, DT, CLK，具体的引脚已经在简介的图中标明了。

接线表：

三、新建工程

1.打开STM32CubeMX软件，点击“新建工程”

2. 选择 MCU 和封装

3.配置时钟

具体学习可以参考：博客网站-RCC学习

4.配置调试模式

5.串口（USART1）配置

6.定时器（TIM）配置

配置为编码器模式：

7.生成代码

输入项目名称和路径。（注：路径中不允许出现中文。）

选择应用的IDE，开发环境MDK-ARM V5

每个外设生成独立的 ’.c/.h’ 文件

勾选： 初始化代码生成在对应的外设文件。 如 GPIO 初始化代码生成在 gpio.c 中。

点击 GENERATE CODE 生成代码

8.构建工程

DeBug的模式根据不同的芯片进行选择：

四、编写代码

在main.c文件中，添加一下代码：

重写fget和fput函数：勾选微库（这个很重要），添加头文件<stdio.h>；

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include<stdio.h>
/* USER CODE END Includes */

/**
  * 函数功能: 重定向c库函数printf到DEBUG_USARTx
  * 输入参数: 无
  * 返 回 值: 无
  * 说    明：无
  */
int fputc(int ch, FILE *f)
{
  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);
  return ch;
}
 
/**
  * 函数功能: 重定向c库函数getchar,scanf到DEBUG_USARTx
  * 输入参数: 无
  * 返 回 值: 无
  * 说    明：无
  */
int fgetc(FILE *f)
{
  uint8_t ch = 0;
  HAL_UART_Receive(&huart1, &ch, 1, 0xffff);
  return ch;
}

首先要新建文件，然后在添加到工程中去；

返回上一级，寻找自己新建的文件：


– 此时，完成了添加encoder.c文件： 在encoder.c中添加如下代码，即可将encoder.h添加进工程

#include "encoder.h"

#include "encoder.h"

uint8_t lock;    //旋钮锁死标志（1表示锁死）
uint16_t count; //计数标志

uint8_t ENCODER_READ(void)
{
  uint8_t key = 0;       //存放按键的值
  uint8_t level;         //记录按钮另一端的电平值
  
  if(HAL_GPIO_ReadPin(encoder_port_A, encoder_right) && HAL_GPIO_ReadPin(encoder_port_A, encoder_left)) //读取此时
  {
    lock = 0;  //判断旋钮是否锁死
  }
  if(!HAL_GPIO_ReadPin(encoder_port_A, encoder_right) && lock == 0) //判断是否旋转按钮，同时判断是否有按钮锁死
  {
    HAL_Delay(100);
    
    level = HAL_GPIO_ReadPin(encoder_port_A,encoder_left);       //把旋钮另一端电平状态记录
    
    HAL_Delay(13);  //延时
    
    if(!HAL_GPIO_ReadPin(encoder_port_A, encoder_right))     //去抖
    {
      if(level == 0)
      {
        key = 1;  //右转
      }
      else
      {
        key = 2;  //左转
      }
      count = 0; //初始锁死判断计数器
      while(!HAL_GPIO_ReadPin(encoder_port_A, encoder_right) && count < 60000)  //等待放开旋钮，同时累加判断锁死
      {
        count++;
        lock = 1;
        HAL_Delay(200);
      }
    }
  }
  
  if(!HAL_GPIO_ReadPin(encoder_port_A,encoder_down) && lock == 0)
  {
    HAL_Delay(20);
    if(!HAL_GPIO_ReadPin(encoder_port_A,encoder_down))    //消抖
    {
      key=3;
    }
  }
  return key;
}

#ifndef _ENCODER_H_
#define _ENCODER_H_

#include "main.h"
#include "tim.h"


#define encoder_port_A    GPIOA

#define encoder_left      GPIO_PIN_6	//定义IO接口，DT， 旋钮左转
#define encoder_right     GPIO_PIN_5	//定义IO接口，CLK，旋钮右转
#define encoder_down      GPIO_PIN_7	//定义IO接口，SW， 旋钮按下

uint8_t ENCODER_READ(void);     //接口读取值

#endif

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
  int b;
  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM3_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

  printf("encoder is ready：\r\n");
  
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
    b = ENCODER_READ(); //读出旋转器编码器值
    
    HAL_Delay(1000);  
    
    if(b==1)
    {
      printf("编码器右转\r\n");
    }
    if(b==2)
    {
      printf("编码器左转\r\n");
    }
    if(b==3)
    {
      printf("编码器按下\r\n");
    }

  }
  /* USER CODE END 3 */
}

五、实验结果

谢谢阅读！！！