編碼器?是一種傳感器，主要用于測量旋轉(zhuǎn)運動的角度、角速度和位移等參數(shù)。常見的編碼器類型包括增量式編碼器和絕對值編碼器，前者通過檢測脈沖的增加或減少來測量旋轉(zhuǎn)方向和距離，后者則直接輸出當前的絕對位置信息?。

STM32編碼器接口

在STM32微控制器中，編碼器接口是一種特殊的定時器模式，稱為“編碼器接口模式”。這種模式主要用于接收增量式編碼器的信號，通過檢測A、B兩相信號的相位差來判定旋轉(zhuǎn)方向，并計數(shù)脈沖數(shù)量以確定旋轉(zhuǎn)角度和速度。STM32的通用定時器和高級定時器都支持編碼器接口模式，通過輸入捕獲單元的CH1和CH2引腳接收編碼器的A、B相信號?。

STM32編碼器接口的應用編程

在STM32中實現(xiàn)編碼器接口的具體步驟如下：

?配置定時器?：選擇一個通用或高級定時器，并配置其為編碼器接口模式。設(shè)置輸入捕獲單元的CH1和CH2引腳為編碼器的A、B相信號輸入。

?初始化編碼器接口?：設(shè)置濾波器和邊沿檢測器，確保信號的穩(wěn)定和準確捕獲。

?讀取數(shù)據(jù)?：通過定時器的計數(shù)器(CNT)讀取旋轉(zhuǎn)的角度和位置，通過計數(shù)器的增減判斷旋轉(zhuǎn)方向?？梢酝ㄟ^定時器的預分頻器和計數(shù)方向控制寄存器進一步優(yōu)化計數(shù)的精度和方向判斷。

編碼器是一種比較常見的產(chǎn)品(也可以理解為傳感器)，最常見的就是配合電機一起工作，那么，你對編碼器有多了解呢?

一、關(guān)于編碼器

編碼器的種類有很多：增量式編碼器、絕對值編碼器，有軸或者無軸編碼器，電壓輸出、推拉輸出、集電極開路輸出等等。但不管什么類型的編碼器，其目的都類似，得到轉(zhuǎn)動的角度，角速度、位移等。

先說說編碼器接口是干啥的。它就像一個超級“翻譯官”，專門負責接收增量(正交)編碼器傳來的信號。在電機控制場景中，電機一轉(zhuǎn)，編碼器就會輸出正交信號脈沖，這個接口接到信號后，能自動控制計數(shù)器(CNT)自增或自減。通過CNT數(shù)值的變化，我們就能知道電機轉(zhuǎn)軸的位置、轉(zhuǎn)動方向和速度，給精確控制電機提供關(guān)鍵依據(jù)。而且每個高級定時器和通用定時器都自帶1個編碼器接口，不過它的兩個輸入引腳借用了輸入捕獲的通道1和2，所以在進行硬件設(shè)計和軟件配置時，一定要小心，別讓資源“打架”了。

正交編碼器也很有意思。它正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時，A、B相的電平狀態(tài)截然不同。正轉(zhuǎn)的時候，A相上升沿，B相是低電平;A相下降沿，B相就變成高電平了，B相和A相的關(guān)系也是如此。反轉(zhuǎn)時則完全相反，A相上升沿，B相為高電平。這些電平變化規(guī)律，就像是編碼器給我們的“小暗號”，讓我們能輕松判斷它的旋轉(zhuǎn)方向，在工業(yè)自動化、機器人控制這些領(lǐng)域，通過監(jiān)測A、B相電平，就能精準把控設(shè)備的運動狀態(tài)。

再看看編碼器接口的基本結(jié)構(gòu)。它從硬件輸入到計數(shù)器控制，有著一套嚴謹?shù)男盘柼幚砹鞒獭Ｊ紫仁禽斎氩糠?，兩個GPIO引腳負責接收外部編碼器信號，就像兩個小耳朵。不過信號里可能有噪聲，這時濾波器就派上用場了，它能把噪聲過濾掉，保證輸入信號“干干凈凈”。接著信號進入邊沿檢測極性選擇模塊，這個模塊就像信號的“質(zhì)檢員”，會檢測信號的上升沿和下降沿，還能根據(jù)設(shè)定的極性規(guī)則處理信號，處理完的信號TI1FP1和TI2FP2就會被送到編碼器接口模塊。編碼器接口模塊可是核心部件，它能根據(jù)正交信號脈沖，自動控制時基單元里的CNT計數(shù)。時基單元也不簡單，預分頻器能調(diào)整計數(shù)頻率，自動重裝載器會在CNT達到上限時讓它重新開始計數(shù)，而CNT的計數(shù)值就反映了編碼器的各種關(guān)鍵信息。

配置編碼器接口模式也有講究。要是想讓計數(shù)器只在TI2的邊沿計數(shù)，就把TIMx_SMCR寄存器里的SMS設(shè)成001;偏愛TI1的話，設(shè)成010;要是想讓計數(shù)器在TI1和TI2邊沿都計數(shù)，那就設(shè)成011。通過設(shè)置TIMx_CCER寄存器里的CC1P和CC2P位，還能給TI1和TI2選擇極性，要是需要，還能給輸入濾波器編程，就像給接口“升級裝備”一樣。

給大家舉個例子，在配置TIM2為編碼器接口模式時，代碼要這么寫。先通過RCC開啟GPIO和定時器的時鐘，這就像是給設(shè)備“通電”;然后把PA6和PA7配置成輸入模式;配置時基單元，一般預分頻器選不分頻，自動重裝給最大的65535，讓CNT專心計數(shù);接著配置輸入捕獲單元，主要設(shè)置濾波器和極性;最后調(diào)用TIM_Cmd啟動定時器。這里有個TIM_EncoderInterfaceConfig函數(shù)很關(guān)鍵，它能設(shè)置定時器工作在編碼器接口模式，還能配置輸入通道、極性、濾波，以及定時器的計數(shù)模式、預分頻值等。

在實際應用中，還會遇到一些問題，比如抖動。這就好比走路時踩到石子，編碼器信號可能會“晃”一下。不過別擔心，選擇雙邊沿等配置就能抑制抖動，就像給計數(shù)器穿上了“穩(wěn)定鞋”。而且，當定時器配置成編碼器接口模式后，它就像個貼心的小秘書，能提供傳感器當前位置信息。要是再搭配一個配置在捕獲模式的定時器，還能測量兩個編碼器事件的間隔，得到速度、加速度這些動態(tài)信息，給系統(tǒng)來個全面的“體檢”。

編碼器，英文名稱“encoder”，是一種將角位移或者角速度轉(zhuǎn)換成一連串電數(shù)字脈沖的旋轉(zhuǎn)式傳感器，我們可以通過編碼器測量出位移或者速度信息。編碼器從輸出數(shù)據(jù)類型上分，可以分為增量式編碼器和絕對式編碼器。增量型：就是每轉(zhuǎn)過單位的角度就發(fā)出一個脈沖信號;絕對值型：就是對應一圈，每個基準的角度發(fā)出一個唯一與該角度對應二進制的數(shù)值，通過外部記圈器件可以進行多個位置的記錄和測量。

從編碼器檢測原理上來分，還可以分為光學式、磁式、感應式，電容式。常見的是光電編碼器(光學式)和霍爾編碼器(磁式)。

二、光電編碼器工作原理

連接軸與碼盤相連，并與被測物體相連，隨著被測物體(如電機)的轉(zhuǎn)動，碼盤也跟著轉(zhuǎn)動，通過碼盤的光會發(fā)生明暗相間的變化，接收端的光敏元件會檢測到這種變化，并轉(zhuǎn)化成電信號進行輸出。

1.計算脈沖個數(shù)

有點類似TIM的捕獲功能，捕獲A相、B相的脈沖信號;只是編碼器模式是捕獲A(TI1)、B(TI2)相的邊沿信號，相當于一個周期內(nèi)，計4個脈沖信號的值。

2.計數(shù)器的增減(方向)

STM32的計數(shù)器會根據(jù)方向(+ 或者 -)來進行計數(shù)，TI1和TI2相位相差90，4個階段的邊沿，對應TI1和TI2不同電平信號，從著編碼器旋轉(zhuǎn)方向的改變而改變，我們可以通過讀取該位來判斷編碼器的正轉(zhuǎn)，還是反轉(zhuǎn)。

3.TIM時基

STM32編碼器接口模式，其實是通過利用AB相位TIM時基提供時鐘信號，使其計數(shù)。

三、應用編程

相信看了上面的一些描述，大家應該對編碼器有所理解了。其實，在STM32中，可以通過配置編碼器模式對應的函數(shù)，就能實現(xiàn)獲取編碼器傳感器上面的信息了。

使用STM32提供的標準外設(shè)庫，或者使用STM32CubeMX工具很容易將TIM配置成編碼器模式。

1.標準外設(shè)庫配置編碼器

TIM_EncoderInterfaceConfig，它就是編碼器接口的配置函數(shù)。簡單的只需要配置該函數(shù)，使能TIM，即可實現(xiàn)采集編碼器上面的信息。(當然，需要復雜的操作，還需要做其他相應的配置)

2.STM32CubeMX配置

STM32CubeMX是一套快速開發(fā)的工具，讓很多不了解STM32底層的朋友可以快速的在STM32上編寫應用程序。

本文說的配置編碼器接口，在某些TIM上存在一個“Combined Channel”配置，可以理解為“連接通道”，也算是TIM的一種復用模式。選擇里面的“Encoder Mode”即可。