基于STM32的正交編碼器接口應(yīng)用含源程序

1、真理惟一可靠的標(biāo)準(zhǔn)就是永遠(yuǎn)自相符合。土地是以它的肥沃和收獲而被估價(jià)的；才能也是土地，不過它生產(chǎn)的不是糧食，而是真理。如果只能滋生瞑想和幻想的話，即使再大的才能也只是砂地或鹽池，那上面連小草也長不出來的。8 人生的磨難是很多的，所以我們不可對(duì)于每一件輕微的傷害都過于敏感。在生活磨難面前，精神上的堅(jiān)強(qiáng)和無動(dòng)于衷是我們抵抗罪惡和人生意外的最好武器。基于STM32的正交編碼器接口應(yīng)用本設(shè)計(jì)應(yīng)用了 ST公司的最新單片機(jī) STM32完成。STM32應(yīng)用的是ARM 32位的 Cortex? -M3 CPU，最高72MHz工作頻率，單周期乘法和硬件除法，高速的運(yùn)行速度，可 以保證編碼器高轉(zhuǎn)速條件下的高速脈沖依

2、舊能夠被準(zhǔn)確的計(jì)數(shù)。多達(dá)7個(gè)定時(shí)器，3個(gè)16位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器有多達(dá) 4個(gè)用于輸入捕獲/輸出比較/PWM或脈沖計(jì)數(shù)的通道和增量編碼 器輸入。因此只要對(duì)MC進(jìn)行配置之后，MC只需要少量的中斷程序， 就可以方便的完成對(duì)編 碼器的方向和角速度的運(yùn)算。STM3單片機(jī)工作在3.3V下。擁有內(nèi)部8M晶振，可以通過鎖相環(huán)倍頻到 48M （內(nèi)部晶振由于穩(wěn) 定度不夠，只能倍頻到 48M）I畑PAPA1%4.%TDtCWCJNTIXI oscjxi/pni4HBOCTO |KS1'VBATVDD IVDD2VDD23VWAPRPRpci5-osn2_crrvss Ivs吩VSSASTM32H01CST6

3、 C3上HinGND采用標(biāo)準(zhǔn)的JATG喪口進(jìn)行程序的燒錄和調(diào)試。GXD采用一塊Im1117-3.3V作為芯片的穩(wěn)壓電源。LM1117為一塊LDO（低壓差線性穩(wěn)壓器），輸入最低為 3.3+0.7=4vGXD用一塊LCD5110手機(jī)屏作為顯示設(shè)備， 可以顯示輸出電壓以及當(dāng)前狀態(tài)。 液晶屏參數(shù)為 72*48，點(diǎn)陣式，使用一個(gè)驅(qū)動(dòng)庫作為支持，方便開發(fā)，工作在3.3V電壓下，與單片機(jī)相適應(yīng)。耗電極低，小于 1MA，背光耗電為20MA。采用USB接口與編碼器連接，線序定義為 V+，A相，B相,GND,正好將USB的所有連線 用完，可以同時(shí)完成給編碼器提供電力以及返回信號(hào)的功能。同時(shí)MINIUSB接口良好的

4、物理連接特性也保證了應(yīng)用的穩(wěn)定性。由于編碼器為NPF集電極輸出，所以需要在信號(hào)線上提供一定的上拉電阻。所使用的編碼器為遠(yuǎn)征牌，200線（轉(zhuǎn)一圈輸入200個(gè)脈沖），AB兩相，最大轉(zhuǎn)速200rad/s,輸入電壓可以為5到18V（編碼器內(nèi)部帶有穩(wěn)壓芯片）。STM32F10x正交編碼器接口詳述ST呵I Ox的所有通用定時(shí)器 及高級(jí)定時(shí)器都集成了正交編碼器接口。定時(shí)器的兩個(gè)輸入 T1和TI2直接與增量式正交編碼器接口。當(dāng)定時(shí)器設(shè)為正交編碼器模式時(shí)，這兩個(gè)信號(hào)的邊沿作 為計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘。而正交編碼器的第三個(gè)輸出（機(jī)械零位），可連接外部中斷 口來觸發(fā)定時(shí)器的計(jì)數(shù)器復(fù)位。2J定時(shí)器正交編碼器接口框圖圖2：定時(shí)器

5、正交編碼器接口2J功能描述選擇編碼器接口模式的方法是：如果計(jì)數(shù)器只在TI2的邊沿計(jì)數(shù)，則置TIM1_SMCR寄存器中的SMS=001 ;如果只在TI1邊沿計(jì)數(shù)，則置SMS=010 ； 如果計(jì)數(shù)器同時(shí)在TI1和TI2邊沿計(jì)數(shù)，則置SMS=011 o通過設(shè)置TIM1_CCER寄存器中的CC1P和CC2P位，可以選擇TI1和TI2極 性；如果需要，還可以對(duì)輸入濾波器編程。兩個(gè)輸入TI1和TI2被用來作為增量編碼器的接口。參看表1，假定計(jì)數(shù)器已經(jīng)啟動(dòng)（TIM1_CR1寄存器中的CEN=1），則TI1FP1或TI2FP2上的有效跳變作為 計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)。TI仆P1和TI2FP2是TI1和TI2在通過輸

6、入濾波器和極性控制 后的信號(hào)；如果沒有濾波和變相，則 TI仆P仁TI1，TI2FP2二TI2。根據(jù)兩個(gè)輸入 信號(hào)的跳變順序，產(chǎn)生了計(jì)數(shù)脈沖和方向信號(hào)。依據(jù)兩個(gè)輸入信號(hào)的跳變順序，計(jì)數(shù)器向上或向下計(jì)數(shù)，因此 TIM1_CR1寄存器的DIR位由硬件進(jìn)行相應(yīng)的設(shè) 置。不管計(jì)數(shù)器是對(duì)TI1計(jì)數(shù)、對(duì)TI2計(jì)數(shù)或者同時(shí)對(duì)TI1和TI2計(jì)數(shù)。在任一輸 入（TI1或者TI2）跳變時(shí)都會(huì)重新計(jì)算DIR位。殲應(yīng)用筆記$TM32FI0xxx正交編碼器接口編碼器接口模式基本上相當(dāng)于使用了一個(gè)帶有方向選擇的外部時(shí)鐘。這意 味著計(jì)數(shù)器只在0到TIM1_ARR寄存器中自動(dòng)裝載值之間連續(xù)計(jì)數(shù)(根據(jù)方向， 或是0到ARR計(jì)數(shù)，

7、或是ARR到0計(jì)數(shù))。所以在開始計(jì)數(shù)之前必須配置 TIM1_ARR ;同樣，捕獲器、比較器、預(yù)分頻器、周期計(jì)數(shù)器、觸發(fā)輸出特性 等仍工作如常。編碼模式和外部時(shí)鐘模式 2不兼容，因此不能同時(shí)操作。在這個(gè)模式下，計(jì)數(shù)器依照增量編碼器的速度和方向被自動(dòng)的修改，因此,它的內(nèi)容始終指示著編碼器的位置。 計(jì)數(shù)方向與相連的傳感器旋轉(zhuǎn)的方向?qū)?yīng)。 表1列出了所有可能的可能的組合，假設(shè) TI1和TI2不同時(shí)變換。表1:計(jì)數(shù)方向與編碼器信號(hào)的關(guān)系一個(gè)外部的增量編碼器直接和 MCU連接不需要外部接口邏輯。但是，一般 使用比較器將編碼器的差動(dòng)輸出轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號(hào)，這大大增加了抗噪聲干擾能 力。編碼器輸出的第三個(gè)信號(hào)表示

8、機(jī)械零點(diǎn)，可以連接到一個(gè)外部中斷輸入， 觸發(fā)一個(gè)計(jì)數(shù)器復(fù)位。程序初始化時(shí)鐘初始化I/O 口初始化 編碼器初始化 中斷控制器初始化 顯示屏初始化 定時(shí)器初始化LCD_Display();顯示各項(xiàng)數(shù)值向下計(jì)器嚴(yán)4向上或0向加到 While子二時(shí)候TIM4溢出99的 '、”疋時(shí)器TIM4每0.25s V.進(jìn)入一次中斷L一一-4進(jìn)入Tim4_IRQ()獲得溢出次數(shù)Count1和旋轉(zhuǎn)方向Speed0進(jìn)入Tim2RQ()計(jì)算編碼器每秒產(chǎn)生脈沖數(shù)/*/編碼器庫函數(shù)/操作環(huán)境：MDK*#in clude "encon der.h"/#i nclude "LCD.h&quo

9、t;*/正交編碼器接口的初始化*void ENC_I nit(void)TIM_TimeBasel ni tTypeDef TIM_TimeBaseStructure;TIMClni tTypeDef TIMCln itStructure;GPIO_I ni tTypeDef GPIO_I nitStructure;NVIC_I ni tTypeDef NVIC_I ni tStructure;RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APBPeriph_ENCODER_TIMER, ENABLE);/TIM4 /ENCODER_TIMER寸鐘初始化 RCC_APB2PeriphC

10、lockCmd(RCC_APBPeriph_ENCODER_GPIO, ENABLE);/ ENCODER_GPIO 時(shí)鐘初始化GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);/TI1 TI2 初始化GPIO_I nitStructure.GPIO_Pi n = ENCODER_TI1 | ENCODER_TI2; PB6,PB7GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;/ 浮空輸出GPIO_I nit(ENCODER_GPIO, & GPIO_I ni tStructure);NVIC_

11、InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIMER_IRQChannel;/TIM4_IRQn/ 設(shè)置ENCODER_TIMER勺優(yōu)先級(jí)NVIC_I ni tStructure.NVIC_IRQCha nn elPreemptio nPriority = TIMx_PRE_EMPTION_PRIORITY; NVIC_I ni tStructure.NVIC_IRQCha nn elSubPriority = TIMx_SUB_PRIORITY;NVIC_I ni tStructure.NVIC_IRQCha nn elCmd = ENABLE;NVIC_I nit(&

12、amp;N VIC_I nitStructure);/* Timer configuration in Encoder mode */ 設(shè)置 ENCODER_TIMER為編碼器模式TIM_DeI ni t(ENCODER_TIMER);ENCODER_TIMER復(fù)位TIM_TimeBaseStructI nit (& TIM_TimeBaseStructure);TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0x0;/ 無分頻TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = (4*ENCODER_PPR)-1; /計(jì)數(shù)器重載值 4*20

13、0-1 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseStructure.TIM_Cou nterMode = TIM_Cou nterMode_Up;向上計(jì)數(shù)模式TIM_TimeBaseInit(ENCODER_TIMER, &TIM_TimeBaseStructure); /TIM4/TIM4TIM_E ncoderl nterfaceCo nfig(ENCODER_TIMER,TIM_EncoderMode_TI12,TIMCPolarity_Rising, TIMCPolarity_Risi

14、ng); / 編碼器接口初始化 TIMCStructI nit(& TIMCln itStructure);TIMCln itStructure.TIMCFilter = ICx_FILTER; /6TIMCln it(ENCODER_TIMER, &TIMClni tStructure);/ Clear all pending in terruptsTIM_ClearFlag(ENCODER_TIMER, TIM_FLAG_Update);TIM_ITCo nfig(ENCODER_TIMER, TIMT_Update, ENABLE);/Reset coun terTIM2

15、->CNT = COUNTER_RESET; 0TIM_Cmd(ENCODER_TIMER, ENABLE);*/計(jì)算馬達(dá)轉(zhuǎn)子相對(duì)于初始位置的角度-180至+ 180*void ENC_Get_Electrical_A ngle(ui nt16_t *degree)in t32_t temp;in t16_t tim_cou nt;tim_count=TIM_GetCounter(ENCODER_TIMER);/獲取 ENCODER_TIMER TIM4 的值if(tim_count>=400)/如果超過180度，角度為負(fù)數(shù)degree0='-'degree1=(800-tim_count)*180/(4*ENCODER_PPR/ 2);/ 整數(shù)部分temp = (in t32_t)(800-tim_cou nt) *(in t32_t)(1OOOOOO/(4*ENCODER_PPR/2)*36O-degree1*1OOOOOO;d