STM32f103 定時器之編碼器接口模式

買了個Arduino的旋轉編碼器模塊，配合STM32定時器的編碼器模式實現了旋轉角度以及圈數的計數。這種旋轉編碼器我能想到的實際應用場景暫時只有實體音量旋鈕，滑鼠的滾輪等，所以只實現了計數。閱讀Arduino關於該編碼器的介紹，該編碼器還可以實現旋轉的速度、加速度的計算。應該算是算法層級的吧，還沒做到實際應用，暫時不深究，本篇僅僅對旋轉編碼器的原理以及STM32編碼器接口模式的配置使用方法做個簡介。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201807/384496.htm

正文

編碼器分類：

按工作原理：光電式、磁電式和觸點電刷式;

按碼盤的刻孔方式：增量式和絕對式兩類;

這是從網上看到一個簡介，只接觸過Arduino的編碼器，其他暫未使用過。

Arduino的編碼器屬於增量式。它一共有5根線。分別為「CLK」、「DT」、「SW」、「+」、「GND」。

「+」、「GND」：勿用多說，VCC與GND，接至板子的VCC與GND即可。

「SW」：Arduino介紹說，當旋鈕旋轉完一圈時，該腳會放出一個電平跳變信號，相當於旋轉編碼器常說的「Z」信號，實際上我買的這個只是一個開關，即旋鈕部分可以按下去(類似於汽車上的音量調節按鈕)，該接口會產生一個下降沿。然後由MCU去做相關處理。

「CLK」、「DT」：在該模塊上顯示的絲印名稱為這兩個，不明白為什麼是這個絲印，應該實際對應於編碼器常用的「A」、「B」信號吧，這兩個信號的發生方式如下：

正旋：如上圖當旋鈕開始正向旋轉時，「A」從低電平變為高電平，「B」保持不變;當旋鈕旋轉到預定位置時，「A」維持為高電平，「B」然後跟著從低電平跳變到高電平。也就是說，正旋時，「A」總是先與「B」開始電平變化。

反旋：與正旋相反，「B」總是先與「A」開始電平變化。

所以在此處，絲印將該兩個接線印成「CLK」、「DT」就讓我有點困惑。也未找到相關資料，先暫時放放，下次有實際應用，就知道為什麼了。

根據如上正旋反旋規律，就已經可以根據編碼器輸出的信息判斷出編碼器的旋轉方向以及計算出其旋轉角度了，具體做法如下：

將「CLk」、「DT」分別連接至MCU的任意具有外部中斷的IO口，處理方式為：

將該兩個IO口配置為雙邊沿外部中斷。

當其中某個IO口檢測到上升沿或者下降沿時，在中斷函數內檢測另一個IO口的電平狀態。以正旋為例，正旋時，「A」先上升沿引起中斷，得到的「A」、「B」的電平狀態為「10」，緊接著，「B」上升沿，檢測到「A」、「B」電平狀態為「11」。

若一直正轉，則「A」、「B」的電平狀態為「10 - 11 - 01 - 00 - 10 - ...」。

若一直反轉，則「A」、「B」的電平狀態為「01 - 11 - 10 - 00 - 01 - ...」

以此，即可判斷出該編碼器的旋轉方向，同時在「A」、「B」同時跳變完成後，即可根據編碼器的旋轉方向對編碼器的旋轉計數進行增減。

以上為使用外部中斷方式處理旋轉編碼器的輸出信息，當然，本篇要用到STM32定時器的接口模式，所以也就不會用以上的方法進行判斷。那麼定時器的接口模式是如何對旋轉編碼器進行計數的呢?

其實原理一樣，將旋轉編碼器的「CLK(A)」、「DT(B)」腳接入到TIMx的通道，將對應通道引腳配置為編碼器接口模式，使能計數，然後STM32的值就會在硬體上按照上述規對計數器的值進行加減。

本實驗接到的是STM32F103的「PB6(TIM4_CH1)」、「PB7(TIM4_CH2)」，具體配置如下：

配置IO口：

// GPIO// 使能對應的GPIO口時鐘RCC_APB2PeriphClockCmd(Enc_GPIO_CLK, ENABLE);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = Enc_CLK_GPIO_PIN | Enc_DAT_GPIO_PIN | Enc_SW_GPIO_PIN;// 該編碼器模塊已經做了外部上拉處理，配製成浮空輸入即可GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(Enc_GPIO_PORT, GPIO_InitStructure);

配置定時器基本單元：

// TIM4// PB6 ch1 A,PB7 ch2 // TIMxCLK = 36MHZRCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);

TIM_DeInit(TIM4);

TIM_TimeBaseStructInit(TIM_TimeBaseStructure);

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xFF;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision =TIM_CKD_DIV1 ;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

TIM_TimeBaseInit(TIM4, TIM_TimeBaseStructure);

配置對應寄存器為編碼器接口模式以及配置相關的輸入捕獲配置：

TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM4, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Falling, TIM_ICPolarity_Falling);

TIM_ICStructInit(TIM_ICInitStructure);

TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 6;//ICx_FILTER;TIM_ICInit(TIM2, TIM_ICInitStructure);

清除相關中斷，以及清除對應的計數器，並啟動定時器：

// Clear all pending interruptsTIM_ClearFlag(TIM4, TIM_FLAG_Update);// 其實中斷可以不用開，因為硬體自行對計數器進行加減。TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_Update, ENABLE);//Reset counterTIM4->CNT = 0;

TIM_Cmd(TIM4, ENABLE); //啟動TIM4定時器

如若開了中斷，中斷處理函數為：

void TIM4_IRQHandler(void){

if(TIM4->SR0x0001)//溢出中斷{

LED_Toggle(1);

}

TIM4->SR=~(10);//清除中斷標誌位 }

主函數讀取相應計數器值，並將其列印至串口：

int main(void) {// 讀取計數器信息Enc0Pos = TIM_GetCounter(TIM4);// 取模2的原因是，兩個引腳接到同一個定時器，每旋轉一次會計數兩次Enc0Pos /= 2;if(Enc0Pos != Enc_PinDATLast

{

Enc_PinDATLast = Enc0Pos; printf(Position = %d\n\r, Enc0Pos);

}

}

參考文獻：

Reading Rotary Encoders Contents.

Get Native 32Bit resolution for your encoder on STM32F4.

STM32定時器---正交編碼器模式詳解.

至此，記錄完畢

• STM32單片機中文官網
• STM32單片機官方開發工具
• STM32單片機參考設計