基于STM32的正交編碼器接口應用含源程序

1、-. z基于STM32的正交編碼器接口應用本設計應用了ST公司的最新單片機STM32完成。STM32應用的是ARM 32位的Corte*-M3 CPU，最高72MHz工作頻率，單周期乘法和硬件除法，高速的運行速度，可以保證編碼器高轉速條件下的高速脈沖依舊能夠被準確的計數(shù)。多達7個定時器，3個16位定時器，每個定時器有多達4個用于輸入捕獲/輸出比擬/PWM或脈沖計數(shù)的通道和增量編碼器輸入。因此只要對MCU進展配置之后，MCU只需要少量的中斷程序，就可以方便的完成對編碼器的方向和角速度的運算。STM32單片機工作在3.3V下。擁有部8M晶振，可以通過鎖相環(huán)倍頻到48M部晶振由于穩(wěn)定度不夠，只能倍頻

2、到48M。采用標準的JATGE接口進展程序的燒錄和調試。采用一塊lm1117-3.3V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=4v用一塊LCD5110手機屏作為顯示設備，可以顯示輸出電壓以及當前狀態(tài)。液晶屏參數(shù)為72*48，點陣式，使用一個驅動庫作為支持，方便開發(fā)，工作在3.3V電壓下，與單片機相適應。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，可以同時完成給編碼器提供電力以及返回信號的功能。同時MINIUSB接口良好的物理連接特性也保證了應用的穩(wěn)定性。由于

3、編碼器為NPN集電極輸出，所以需要在信號線上提供一定的上拉電阻。所使用的編碼器為遠征牌，200線轉一圈輸入200個脈沖，AB 兩相，最大轉速200rad/s,輸入電壓可以為5到18V編碼器部帶有穩(wěn)壓芯片。STM32F10*正交編碼器接口詳述STM32F10*的所有通用定時器及高級定時器都集成了正交編碼器接口。定時器的兩個輸入TI1和TI2直接與增量式正交編碼器接口。當定時器設為正交編碼器模式時，這兩個信號的邊沿作為計數(shù)器的時鐘。而正交編碼器的第三個輸出機械零位，可連接外部中斷口來觸發(fā)定時器的計數(shù)器復位。2.1 定時器正交編碼器接口框圖圖2：定時器正交編碼器接口2.2 功能描述選擇編碼器接口模式

4、的方法是：如果計數(shù)器只在TI2的邊沿計數(shù)，則置TIM1_SMCR存放器中的SMS=001；如果只在TI1邊沿計數(shù)，則置SMS=010；如果計數(shù)器同時在TI1和TI2邊沿計數(shù)，則置SMS=011。通過設置TIM1_CCER存放器中的CC1P和CC2P位，可以選擇TI1和TI2極性；如果需要，還可以對輸入濾波器編程。兩個輸入TI1和TI2被用來作為增量編碼器的接口。參看表1，假定計數(shù)器已經(jīng)啟動(TIM1_CR1存放器中的CEN=1)，則TI1FP1或TI2FP2上的有效跳變作為計數(shù)器的時鐘信號。TI1FP1和TI2FP2是TI1和TI2在通過輸入濾波器和極性控制后的信號；如果沒有濾波和變相，則TI

5、1FP1=TI1，TI2FP2=TI2。根據(jù)兩個輸入信號的跳變順序，產(chǎn)生了計數(shù)脈沖和方向信號。依據(jù)兩個輸入信號的跳變順序，計數(shù)器向上或向下計數(shù)，因此TIM1_CR1存放器的DIR位由硬件進展相應的設置。不管計數(shù)器是對TI1計數(shù)、對TI2計數(shù)或者同時對TI1和TI2計數(shù)。在任一輸入(TI1或者TI2)跳變時都會重新計算DIR位。2/7應用筆記STM32F10* 正交編碼器接口編碼器接口模式根本上相當于使用了一個帶有方向選擇的外部時鐘。這意味著計數(shù)器只在0到TIM1_ARR存放器中自動裝載值之間連續(xù)計數(shù)(根據(jù)方向，或是0到ARR計數(shù)，或是ARR到0計數(shù))。所以在開場計數(shù)之前必須配置TIM1_ARR

6、；同樣，捕獲器、比擬器、預分頻器、周期計數(shù)器、觸發(fā)輸出特性等仍工作如常。編碼模式和外部時鐘模式2不兼容，因此不能同時操作。在這個模式下，計數(shù)器依照增量編碼器的速度和方向被自動的修改，因此，它的容始終指示著編碼器的位置。計數(shù)方向與相連的傳感器旋轉的方向對應。表1列出了所有可能的可能的組合，假設TI1和TI2不同時變換。表1：計數(shù)方向與編碼器信號的關系一個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，一般使用比擬器將編碼器的差動輸出轉換到數(shù)字信號，這大大增加了抗噪聲干擾能力。編碼器輸出的第三個信號表示機械零點，可以連接到一個外部中斷輸入，觸發(fā)一個計數(shù)器復位。/*/編碼器庫函數(shù)/操作環(huán)境

7、：MDK /*include enconder.h/*include LCD.h/*/正交編碼器接口的初始化/*void ENC_Init(void) TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure; GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APBPeriph_ENCODER_TIMER, ENABLE);/TIM

8、4 / ENCODER_TIMER時鐘初始化 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APBPeriph_ENCODER_GPIO, ENABLE); / ENCODER_GPIO時鐘初始化 GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure); /TI1 TI2初始化 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ENCODER_TI1 | ENCODER_TI2; /PB6,PB7 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;/浮空輸出 GPIO_Init(ENCODER_GPIO

9、, &GPIO_InitStructure); NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIMER_IRQChannel;/TIM4_IRQn /設置ENCODER_TIMER的優(yōu)先級 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = TIM*_PRE_EMPTION_PRIORITY; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = TIM*_SUB_PRIORITY; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = E

10、NABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); /* Timer configuration in Encoder mode */設置ENCODER_TIMER為編碼器模式 TIM_DeInit(ENCODER_TIMER); /ENCODER_TIMER復位 TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure); TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0*0; / 無分頻 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = (4*ENCODER_PPR)-1; /計數(shù)

11、器重載值4*200-1 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;/向上計數(shù)模式 TIM_TimeBaseInit(ENCODER_TIMER, &TIM_TimeBaseStructure);/TIM4 /TIM4 TIM_EncoderInterfaceConfig(ENCODER_TIMER, TIM_EncoderMode_TI12,TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolar

12、ity_Rising);/編碼器接口初始化 TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure); TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = IC*_FILTER; /6 TIM_ICInit(ENCODER_TIMER, &TIM_ICInitStructure); / Clear all pending interrupts TIM_ClearFlag(ENCODER_TIMER, TIM_FLAG_Update); TIM_ITConfig(ENCODER_TIMER, TIM_IT_Update, ENABLE); /Reset co

13、unter TIM2-T = COUNTER_RESET; /0 TIM_Cmd(ENCODER_TIMER, ENABLE); /*/ 計算馬達轉子相對于初始位置的角度 -180至+180/*void ENC_Get_Electrical_Angle(uint16_t *degree)int32_t temp;int16_t tim_count; tim_count=TIM_GetCounter(ENCODER_TIMER); /獲取ENCODER_TIMER TIM4的值if(tim_count=400)/如果超過180度，角度為負數(shù)degree0=-;degree1=(800-tim_count)*180/(4*ENCODER_PPR/2);/整數(shù)局部temp = (int32_t)(800-tim_count) * (int32_t)(1000000/(4*ENCODER_PPR/2)*360-degree1*1000000; degree2=(unsigned