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STM32编码器模式详解（一）---理论

2023-05-16

一、编码器接口模式

选择编码器接口模式的方法是：如果计数器只在TI2的边沿计数，则置TIMx_SMCR寄存器中的SMS=001；如果只在TI1边沿计数，则置SMS=010；如果计数器同时在TI1和TI2边沿计数，则置SMS=011。
通过设置TIMx_CCER寄存器中的CC1P和CC2P位，可以选择TI1和TI2极性；如果需要，还可以对输入滤波器编程。
两个输入TI1和TI2被用来作为增量编码器的接口。参看表77，假定计数器已经启动(TIMx_CR1寄存器中的CEN=’1’)，计数器由每次在TI1FP1或TI2FP2上的有效跳变驱动。TI1FP1和TI2FP2是TI1和TI2在通过输入滤波器和极性控制后的信号；如果没有滤波和变相，则TI1FP1=TI1，TI2FP2=TI2。根据两个输入信号的跳变顺序，产生了计数脉冲和方向信号。依据两个输入信号的跳变顺序，计数器向上或向下计数，同时硬件对TIMx_CR1寄存器的DIR位进行相应的设置。不管计数器是依靠TI1计数、依靠TI2计数或者同时依靠TI1和TI2计数。在任一输入端(TI1或者TI2)的跳变都会重新计算DIR位。
编码器接口模式基本上相当于使用了一个带有方向选择的外部时钟。这意味着计数器只在0到TIMx_ARR寄存器的自动装载值之间连续计数(根据方向，或是0到ARR计数，或是ARR到0计数)。所以在开始计数之前必须配置TIMx_ARR；同样，捕获器、比较器、预分频器、触发输出特性等仍工作如常。
在这个模式下，计数器依照增量编码器的速度和方向被自动的修改，因此计数器的内容始终指示着编码器的位置。计数方向与相连的传感器旋转的方向对应。下表列出了所有可能的组合，假设TI1和TI2不同时变换。
表1 计数方向和编码器的关系

在这里插入图片描述
一个外部的增量编码器可以直接与MCU连接而不需要外部接口逻辑。但是，一般会使用比较器将编码器的差动输出转换到数字信号，这大大增加了抗噪声干扰能力。编码器输出的第三个信号表示机械零点，可以把它连接到一个外部中断输入并触发一个计数器复位。
下图是一个计数器操作的实例，显示了计数信号的产生和方向控制。它还显示了当选择了双边沿时，输入抖动是如何被抑制的；抖动可能会在传感器的位置靠近一个转换点时产生。在这个例子中，我们假定配置如下：
● CC1S=’01’ (TIMx_CCMR1寄存器， IC1FP1映射到TI1)
● CC2S=’01’ (TIMx_CCMR2寄存器， IC2FP2映射到TI2)
● CC1P=’0’ (TIMx_CCER寄存器， IC1FP1不反相， IC1FP1=TI1)
● CC2P=’0’ (TIMx_CCER寄存器， IC2FP2不反相， IC2FP2=TI2)
● SMS=’011’ (TIMx_SMCR寄存器，所有的输入均在上升沿和下降沿有效).
● CEN=’1’ (TIMx_CR1寄存器，计数器使能)
图1 编码器模式下的计数器操作实例
在这里插入图片描述

二、对下面计数器方向和编码器关系表格的理解

在这里插入图片描述
我们可以对应图1来看
仅在TI1计数时 相对信号的电平其实就是TI2的电平（不考虑反向的情况）这样再看这张表就会比较容易理解了
在TI2为高电平的时候TI1为上升沿时脉冲计数减1，TI1位下降沿时脉冲计数加1
在TI2为低电平的时候TI1为上升沿时脉冲计数加1，TI1位下降沿时脉冲计数减1
后面可以同理类推。

三、固件库中的编码器接口函数

上面部分的内容是对手册中编码器模式的摘录。从中我们可以看出编码器模式的配置方法。STM32固件库中提供了编码器接口的配置函数（下面摘录了函数介绍和参数说明部分）

/**
  * @brief  Configures the TIMx Encoder Interface.
  * @param  TIMx: where x can be  1, 2, 3, 4, 5 or 8 to select the TIM peripheral.
  * @param  TIM_EncoderMode: specifies the TIMx Encoder Mode.
  *   This parameter can be one of the following values:
  *     @arg TIM_EncoderMode_TI1: Counter counts on TI1FP1 edge depending on TI2FP2 level.
  *     @arg TIM_EncoderMode_TI2: Counter counts on TI2FP2 edge depending on TI1FP1 level.
  *     @arg TIM_EncoderMode_TI12: Counter counts on both TI1FP1 and TI2FP2 edges depending
  *                                on the level of the other input.
  * @param  TIM_IC1Polarity: specifies the IC1 Polarity
  *   This parameter can be one of the following values:
  *     @arg TIM_ICPolarity_Falling: IC Falling edge.
  *     @arg TIM_ICPolarity_Rising: IC Rising edge.
  * @param  TIM_IC2Polarity: specifies the IC2 Polarity
  *   This parameter can be one of the following values:
  *     @arg TIM_ICPolarity_Falling: IC Falling edge.
  *     @arg TIM_ICPolarity_Rising: IC Rising edge.
  * @retval None
  */
void TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_EncoderMode,uint16_t TIM_IC1Polarity, uint16_t TIM_IC2Polarity)

我们使用如下函数即可达到上面手册实例中通过寄存器配置的效果（假设使用的是TIM2定时器）

TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM2,TIM_EncoderMode_TI12,TIM_ICPolarity_Rising,TIM_ICPolarity_Rising)

从上面的手册中我们也可知道使用编码器模式需要配置时基，也可以选择使用过滤器（需要配置输入捕获）因此我们可以推出编码器模式的编程流程

Created with Raphaël 2.2.0 开始 开启GPIO端口时钟和定时器时钟 配置时基结构体 配置编码器 配置输入捕获结构体 使能定时器 结束

四、编码器可以使用的接口

一般的编码器有AB两相，需要接到定时器的两个通道上。对于STM32而言只有TIMx_CH1和TIMx_CH2支持编码器模式。这一点我们可以从定时器的时钟框图可以看出（因此编码器模式下定时器通道的选择上一定要注意）
在这里插入图片描述

五、编码器模式测试代码

链接地址：https://download.csdn.net/download/xiaoyuanwuhui/10792694

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