单片机的增量编码器正交解码

增量式编码器增量式编码器也成为正交编码器,是通过两个信号线的脉冲输出来进行数据处理,一个输出脉冲信号就对应于一个增量位移,编码器每转动固定的位移,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,便可以达到测速的效果(v=s/t),通过对脉冲信号的累加,和编码器的码盘的周长(转一圈对应距离)  便可以达到计算行走距离的效果(s=n*d)

看一下我用过的一种编码器

编码器信号: A 脉冲输出 B 脉冲输出 Z 零点信号 当编码器旋转到零点时,Z信号会发出一个脉冲表示现在是零位置 表示编码器转了1圈,可用来记录编码器转了多少圈,从而知道运行距离VCC 电源线GND 地线

编码器线数:编码器的线数 ,是说编码器转一圈输出多少个脉冲,,,如果一个编码器是500线,说明这个编码器转一圈对应的信号线会输出500个脉冲, A B两相转一圈发出的脉冲数一样的,不过存在90°相位差

线数越高代表编码器能够反应的位置精度越高

编码器原理:增量式编码器有两个脉冲输出,A相和B相,并且两个相位永远存在90°相位差。 如果两个信号相位差为90度,则这两个信号称为正交。由于两个信号相差90度,因此可以根据两个信号哪个先哪个后来判断方向、并且可以根据AB相脉冲信号数量测得速度,位移等,

编码器正反转:

正转的时候信号线A先输出信号,信号线B后输出  A相超前B相90度  证明是正转

反转的时候信号线B先输出信号,信号线A后输出 B相超前A相90度 证明是反转

STM32定时器编码器模式

   

STM32的编码器模式共有三种:

 仅在TL1计数(A相) 仅在TL2计数(B相) 在TL1和TL2都计数(A相和B相都计数) 

仅在TL1计数(A相)                  

TI2(B相)为高电平时:

1时刻: TI1(A相)下降沿,  则向上计数(正转)。

2时刻:TI1(A相)上升沿,   则向下计数(反转)

TI2(B相)为低电平时:

3时刻: TI1(A相)上升沿,  则向上计数(正转)。

4时刻:TI1(A相)下降沿,   则向下计数(反转)

仅在TL2计数(B相)

TI1(A相)为高电平时:

1时刻: TI2(B相)上升沿,  则向上计数(正转)。

2时刻:TI2(B相)下降沿,   则向下计数(反转)

TI2(B相)为低电平时:

3时刻: TI2(B相)下降沿,  则向上计数(正转)。

4时刻:TI2(B相)上升沿,   则向下计数(反转)

在TL1和TL2都计数(A相和B相都计数)

一个脉冲信号周期完成4次跳变。精度提高

1时刻:TI2为低电平,TI1上升沿跳变,计数器向上计数;

2时刻:TI1为高电平,TI2上升沿跳变,计数器仍然向上计数;

3时刻:TI2为高电平,TI1下降沿跳变,计数器仍然向上计数;

4时刻:TI1为低电平,TI2下降沿跳变,计数器仍然向上计数。 

毛刺:只有一个相位脉冲   过滤掉 编码器转动过程中可能产生的毛刺过滤掉

计数器向下计数原理相同   看图即可很好理解。

计数器向下计数:

A下降沿,B低电平B下降沿,A高电平B上升沿,A低电平A上升沿,B高电平

上升沿与下降沿参看 《外部中断----高低电平触发,(边沿触发)上升沿触发和下降沿触发区别》

注意事项:需要增加测量的精度时,可以采用4倍频方式,即分别在A、B相波形的上升沿和下降沿计数,分辨率可以提高4倍,如果只是测速,不要求方向,那么只需要用单片机随意选择一个信号线就行了,,然后定时器边沿触发,检测脉冲计数即可一般是定时器的通道1和2才能作为编码器输入口,对应编码器输出的两相。GPIO配置为配置为上拉输入模式一个定时器做一种工作,如果你配置了编码器模式,那么剩下的通道就不能配置其他模式两相计数模式下,  读出来数需要/4          一个脉冲信号对应四次计数  

编码器配置标准外设库

TIM_EncoderInterfaceConfig,它就是编码器接口的配置函数。简单的只需要配置该函数,使能TIM,即可实现采集编码器上面的信息

void TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_EncoderMode,                                uint16_t TIM_IC1Polarity, uint16_t TIM_IC2Polarity)

TIMx参数就是使用哪个定时器作为编码器接口的捕捉定时器。

TIM_EncoderMode参数是模式,是单相计数(仅在TL1计数或仅在TL2计数)还是两相计数(在TL1和TL2都计数)。

TIM_IC1Polarity和TIM_IC2Polarity参数就是通道1、2的捕捉极性。

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 

编码器模式功能:  stm32f407中定时器1、2、3、4、5、8提供编码器接口模式   可以对输入信号TI1,TI2进行滤波处理,数字滤波器由事件器组成,每N个事件才视为一个有效边沿,可以在TIMx_CCMR1、TIMx_CCMR2中的IC1F位域设置      也就是可以设置每产生几次脉冲才视为1次有效  各个值的计算:转速计算方法:用捕获值(一秒内输出的脉冲数)/编码器线数(转速一圈输出脉冲数)/电机减数比(内部电机转动圈数与电机输出轴转动圈数比,即减速齿轮比    没有则不用除)

运动距离计算:输出的总脉冲数 / 编码器线数*编码器齿轮周长

所转角度计算:    输出的总脉冲数 / 编码器线数 *360     或    溢出中断次数*360+当前计数值 

转动方向: 方向在定时器CR1的DIR位里   dir=(TIMX->CR1 & 0x0010)>>4;     //取方向标志位if(dir > 0)  //向下计数     else     //向上计数

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