利用STM32編碼器進(jìn)行任意位置確定

車輪位置的確定是在制作小車的過程中必不可少的部件，好在STM32中包含了硬件的編碼器。但使用的過程中卻存在諸多不方便。下面由我一一道來：
1。編碼器原理
什么是正交？如果兩個(gè)信號(hào)相位相差90度，則這兩個(gè)信號(hào)稱為正交。由于兩個(gè)信號(hào)相差90度，因此可以根據(jù)兩個(gè)信號(hào)哪個(gè)先哪個(gè)后來判斷方向、根據(jù)每個(gè)信號(hào)脈沖數(shù)量的多少及整個(gè)編碼輪的周長(zhǎng)就可以算出當(dāng)前行走的距離、如果再加上定時(shí)器的話還可以計(jì)算出速度。
2。為什么要用編碼器

從上圖可以看出，由于TI，T2一前一后有個(gè)90度的相位差，所以當(dāng)出現(xiàn)這個(gè)相位差時(shí)就表示輪子旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度。但有人會(huì)問了：既然都是脈沖，為什么不用普通IO中斷？實(shí)際上如果是輪子一直正常旋轉(zhuǎn)當(dāng)然沒有問題。仔細(xì)觀察上圖，如果出現(xiàn)了毛刺呢？這就是需要我們?cè)谲浖芯帉懰惴ㄟM(jìn)行改正。于是，我們就會(huì)想到如果有個(gè)硬件能夠處理這種情況那不是挺好嗎？
3. STM32編碼器

還是剛才那張圖，但這時(shí)候我們看到STM32的硬件編碼器還是很智能的，當(dāng)T1,T2脈沖是連續(xù)產(chǎn)生的時(shí)候計(jì)數(shù)器加一或減一一次，而當(dāng)某個(gè)接口產(chǎn)生了毛刺或抖動(dòng)，則計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)不變，也就是說該接口能夠容許抖動(dòng)。在STM32中，編碼器使用的是定時(shí)器接口，通過數(shù)據(jù)手冊(cè)可知，定時(shí)器1，2，3，4，5和8有編碼器的功能，而其他沒有。編碼器輸入信號(hào)TI1,TI2經(jīng)過輸入濾波，邊沿檢測(cè)產(chǎn)生TI1FP1，TI2FP2接到編碼器模塊，通過配置編碼器的工作模式，即可以對(duì)編碼器進(jìn)行正向/反向計(jì)數(shù)。如果用的是定時(shí)器3，則對(duì)應(yīng)的引腳是在PA6和PA7上。根據(jù)stmn32手冊(cè)上編碼器模式的說明，有6中組合計(jì)數(shù)方式，見下表。

由此可知，通過選擇可以確定使用定時(shí)器的哪種方式來得到我們所要的結(jié)果。STM32編碼器的使用也非常簡(jiǎn)單，其基本步驟和開發(fā)STM32其他部件的操作一致，都是打開時(shí)鐘，配置接口，配置模式，如果要用中斷則打開中斷。具體可以參考以下代碼(這里使用的是TIM4,引腳采用GPIOA 11和GPIOA12)：
bool EncodeInit(u8 none1,u32 period)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
EXTI_InitTypeDefEXTI_InitStructure;

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);//??TIM3??
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);//??GPIOA??

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource11,GPIO_AF_10);
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource12,GPIO_AF_10);



TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0x0; // No prescaling
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1333;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);

TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM4, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);

TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);
TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 10;
TIM_ICInit(TIM4, &TIM_ICInitStructure);

// Clear all pending interrupts
TIM_ClearFlag(TIM4, TIM_FLAG_Update);
TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_Update, ENABLE);

//Reset counter
TIM_SetCounter(TIM4,0);
TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);

return 0;
}

4。編碼器的中斷
由于編碼器是基于定時(shí)器的，所以編碼器的中斷實(shí)際上就是定時(shí)器的中斷啦。也就是說定時(shí)器是每隔一定時(shí)間加一個(gè)數(shù)（或減一個(gè)數(shù) ），當(dāng)數(shù)到達(dá)預(yù)設(shè)值時(shí)就產(chǎn)生中斷，而編碼器是每一個(gè)有效脈沖就加一個(gè)數(shù)（或減一個(gè)數(shù) ），當(dāng)數(shù)到達(dá)預(yù)設(shè)值時(shí)就產(chǎn)生中斷。若預(yù)設(shè)值為1000則編碼器與定時(shí)器中斷不同的是，當(dāng)編碼器反轉(zhuǎn)時(shí)值到達(dá)999產(chǎn)生一次中斷，而當(dāng)編碼器正轉(zhuǎn)到達(dá)0時(shí)同樣產(chǎn)生一次中斷。在硬件上這兩個(gè)中斷是沒法區(qū)分的，這也就造成了有種情況的誤判。（后面再說）

5。STM32編碼器沒有考慮的情況
想象一下，如果編碼器的預(yù)設(shè)值為1000，當(dāng)某次我們使得編碼器正轉(zhuǎn)產(chǎn)生中斷后，立即反轉(zhuǎn)則又該怎么辦呢？根據(jù)上面的說法，這時(shí)候會(huì)產(chǎn)生兩次一樣的中斷。如果在算法上沒有處理的話，極有可能認(rèn)為是行走了兩次正向。但實(shí)際上并沒有。所以這個(gè)時(shí)候必須結(jié)合方向來判斷行走的情況（判斷方向使用的是DIR寄存器位）或者在產(chǎn)生中斷后讀一次count寄存器位（看看是999還是0，以此來判斷當(dāng)前的方向）。只有上一次為正且這一次同樣為正，距離才是相加的。
具體中斷處理函數(shù)代碼如下：
void TIM4_IRQHandler(void)
{
temp=(TIM_GetCounter(TIM4)&0xffff);
if(TIM_GetITStatus(TIM4, TIM_IT_Update) != RESET)
{
if(temp==9999)
{
count--;
if(predir==0)//只有當(dāng)前一次是負(fù)向走，這一次還是負(fù)向走才上傳數(shù)據(jù)
{
upcount--;

}else{
predir=0;//表示往負(fù)向走
}
}else if(temp==0)
{
count++;
if(predir==1)//只有當(dāng)前一次是正向走，這次又是正向走才上傳數(shù)據(jù)
{
upcount++;
}else{
predir=1;//表示往正向走
}
}

}


TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_Update);
}else{
#ifdef DEBUG
printf("ENCODE TIMER INTERRUP ERROR! n");
#endif
while(1)
{
;
}
}
6.最后一個(gè)問題
那么如果當(dāng)前并沒有到一個(gè)中斷怎么辦？難道這個(gè)時(shí)候就不能得到編碼器的精確位置了嗎？
其實(shí)只是個(gè)非常簡(jiǎn)單的算法：
u32 EncodeGetMileage(u8 none1,u8 none2)
{
u8 i=0;
temp=(TIM_GetCounter(TIM4)&0xffff);
if(count<0)
{
temp_mileage=(abs(count)-1)*1000 +(1000-temp);

}else{
temp_mileage=count*1000 +temp；
}
}

return temp_mileage; //返回編碼器的脈沖個(gè)數(shù)，一個(gè)脈沖相當(dāng)于125/1333 mm,這個(gè)返回值用于本次里程的計(jì)算，給總里程用
}
每次把中斷的次數(shù)記錄下來，然后再把距離上次中斷共走了多少個(gè)脈沖，再把兩者相加即可。