一.储备知识

通过STM32的定时器编码器接口模式对编码器进行四倍频,并使用M法测速得到小车电机的速度信息。
编码器的相关知识之前介绍过:编码器s
M法测速:读取每10ms的脉冲数,以脉冲数的多少代表速度的快慢。

二.TIMx的编码器模式介绍

TIMx的编码器模式,每个定时器只能测量一组AB相的值(编码器的AB相),分别使用CH1和CH2接AB相,通过判断CH1和CH2的输入信号,来实现编码器的测速。需要配置TI1和TI2的极性、计数边沿、自动装载值等信息来驱动编码器模式。在实现编码器后,电机的转速会以计数器的值来表示,然后在另一个TIMx的10ms中断程序中读取编码器计数器的值(读取完要置零)。
下面大概总结一下配置编码器模式的信息:

1.计数边沿设置

我是使用编码器四倍频技术测速,所以要对AB相的上下沿都要计数,也就是说TI1和TI2的上下沿都要触发计数器计时。
关于编码器计数模式,通过配置TIMx_SMCR寄存器中的SMS[2:0]位可以设置,参考手册中的原图如下:


所以,要配置编码器模式3才可以对TI1和TI2的上下沿都计数,即SMS=011。

2.选择极性和使能

设置TIMx_CCER寄存器中的CC1P和CC2P位,可以选择TI1和TI2极性,如图:

3.使能

TIMx_CR1寄存器中的CEN=’1’用来使能计数器:

4.计数方向

在工作时,计数器只在0到TIMx_ARR寄存器的自动重装值之间进行连续计数,所以计数开始前要配置TIMx_ARR。
通过对AB相的输入捕获,可以得到电机的转动方向和转速,是通过计数器的计数方向和计数值来表示的,计数方向和编码器信号的对应关系如图:

四倍频配置如下:

得到的计数器计数过程就如图:

三.代码部分

在STM32中,可以用TIM2、TIM4的CH1、CH2来连接俩个电机的AB相,进行编码器测速,然后在TIM3进行10ms的中断读取计数器的值,这样就实现了编码器的四倍频测速,代码如下:

TIM2、TIM4初始化代码

/* 测量编码器输出的TIM初始化,TIMx编码器模式
TIM2、TIM4编码器模式测速
A电机:PA0、PA1(TIM2的CH1、CH2)
B电机:PB6、PB7(TIM2的CH1、CH2)
*/
void Encoder_TIM2_TIM4_Init( void )
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStruct; RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );
RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_TIM2|RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE ); /* GPIO初始化 */
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1;
GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStruct );
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;
GPIO_Init( GPIOB, &GPIO_InitStruct ); /* 配置时基结构体 */
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 65535;//定时器自动重装值
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 0;
TIM_TimeBaseInit( TIM2, &TIM_TimeBaseInitStruct );
TIM_TimeBaseInit( TIM4, &TIM_TimeBaseInitStruct ); /* 编码器模式3,极性上升沿 */
TIM_EncoderInterfaceConfig( TIM2, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising );
TIM_EncoderInterfaceConfig( TIM4, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising ); /* 配置输入捕获结构体 */
TIM_ICStructInit( &TIM_ICInitStruct );
/*CCMR1寄存器位7:4是IC1F[3:0]:这几位定义了TI1输入的采样频率及数字滤波器长度。数字滤波器由一个事件计数器组成,它记
录到N个事件后会产生一个输出的跳变:*/
TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter = 10;//1010:采样频率fSAMPLING=fDTS/16, N=5
TIM_ICInit( TIM2, &TIM_ICInitStruct );
TIM_ICInit( TIM4, &TIM_ICInitStruct ); /* 中断配置 */
TIM_ClearFlag( TIM2, TIM_IT_Update );
TIM_ITConfig( TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE );
TIM_ClearFlag( TIM4, TIM_IT_Update );
TIM_ITConfig( TIM4, TIM_IT_Update, ENABLE ); /* 配置计数器的值 */
TIM_SetCounter( TIM2, 0 );
TIM_SetCounter( TIM2, 0 ); /* 使能TIM */
TIM_Cmd( TIM2, ENABLE );
TIM_Cmd( TIM4, ENABLE ); }

读取编码器计数值

/* 读取编码器计数 */
int Read_Encoder( uint8_t TIMx )
{
int Encoder;
/* 读取相应TIM的计数器值CNT,然后清零 */
switch(TIMx)
{
case 2:Encoder = (short)TIM2->CNT;TIM2->CNT=0;break;
case 4:Encoder = (short)TIM4->CNT;TIM4->CNT=0;break;
default:Encoder = 0;break;
} return Encoder;
}

TIM2、TIM4中断程序

void TIM2_IRQHandler(void)
{
/* SR位:当捕获事件发生时该位由硬件置’1’,它由软件清’0’或通过读TIMx_CCR1清’0’。
0:无输入捕获产生;
1:计数器值已被捕获(拷贝)至TIMx_CCR1(在IC1上检测到与所选极性相同的边沿)。 */
if( TIM2->SR&0x0001 )
;
/* 清除中断标志位 */
TIM2->SR&=~(1<<0);
} void TIM4_IRQHandler(void)
{
/* SR位:当捕获事件发生时该位由硬件置’1’,它由软件清’0’或通过读TIMx_CCR1清’0’。
0:无输入捕获产生;
1:计数器值已被捕获(拷贝)至TIMx_CCR1(在IC1上检测到与所选极性相同的边沿)。 */
if( TIM4->SR&0x0001 )
;
/* 清除中断标志位 */
TIM4->SR&=~(1<<0);
}

TIM3配置、中断读取计数器值

void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟使能 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值 计数到5000为500ms
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值 10Khz的计数频率
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位 TIM_ITConfig( //使能或者失能指定的TIM中断
TIM3, //TIM2
TIM_IT_Update ,
ENABLE //使能
);
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn; //TIM3中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //先占优先级0级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //从优先级3级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器 TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能TIMx外设 }
void TIM3_IRQHandler(void) //TIM3中断
{
if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) //检查指定的TIM中断发生与否:TIM 中断源
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update ); //清除TIMx的中断待处理位:TIM 中断源
Encoder_Left=(short)TIM2->CNT;
TIM2->CNT=0;
}
}

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