基于STM32的正交編碼器接口應(yīng)用含源程序

1、基于STM32的正交編碼器接口應(yīng)用本設(shè)計(jì)應(yīng)用了S卷司的最新單片機(jī)STM32完成。STM32應(yīng)用的是ARM32位的Cortex?-M3CPU,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灰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。STM32I片機(jī)工作在3.3V下。擁有內(nèi)部8Mli振，可以通過(guò)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

2、）（雙I兒",叩1GOTORSTVBATVDDIVDD-2VDD：3YDDAK'13-TAIPLR-KTC,PCI4-OSC32IXVC15-OSC32(XTVSSAr|l,GNDGND采用標(biāo)準(zhǔn)的JATG接口進(jìn)行程序的燒錄和調(diào)試。Vtt,采用一塊lm1117-3.3V作為芯片的穩(wěn)壓電源。LM111冽一塊LDO（低壓差線性穩(wěn)壓器），輸入最低為3.3+0.7=4vGD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(kù)作為支持，方便開(kāi)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。

3、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接口良好的物理連接特性也保證了應(yīng)用的穩(wěn)定性。kHeader5GND由于編碼器為NPN1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20葉脈沖），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STO32FI0R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TI1和TI2直接與增量式正交編碼器接口

4、。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(lái)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工定時(shí)器正交編碼器接口22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。通過(guò)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(lái)作為增量編碼器的接口。參看表1

5、，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)。TI1FP1和TI2FP2是TI1和TI2在通過(guò)輸入濾波器和極性控制后的信號(hào)；如果沒(méi)有濾波和變相，則TI1FP1=TI1,TI2FP2=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。*應(yīng)用筆記STM32F10XXX正交編碼器接

6、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)，或是ARR到0計(jì)數(shù))。所以在開(kāi)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

7、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。時(shí)鐘初始化程序初始化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)器初始化計(jì)數(shù)LCD_Display();顯示各項(xiàng)數(shù)值"""丁、,While(1)口口一向下限1MU上或10或黑叫79端-一飲T1M4湍出匕正時(shí)器TIM4每0.25sV進(jìn)入一次中斷進(jìn)入Tim4_IRQ()獲得溢出次數(shù)Count1和旋轉(zhuǎn)方向Speed0進(jìn)入Tim2_IRQ()計(jì)算編碼器每秒產(chǎn)生脈

8、沖數(shù)*/編碼器庫(kù)函數(shù)/操作環(huán)境:MDK*#include"enconder.h"#include"LCD.h"/*正交編碼器接口的初始化*voidENC_Init(void)(TIM_TimeBaseInitTypeDefTIM_TimeBaseStructure;TIM_ICInitTypeDefTIM_ICInitStructure;GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStructure;RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APBPeriph_ENC

9、ODER_TIMER,ENABLE);/TIM4/ENCODER_TIMER寸鐘初始化RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APBPeriph_ENCODER_GPIO,ENABLE);/ENCODER_GPIO時(shí)鐘初始化GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);/TI1TI2初始化GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=ENCODER_TI1|ENCODER_TI2;PB6,PB7GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;/浮空輸出GPIO_Init(ENCOD

10、ER_GPIO,&GPIO_InitStructure);NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIMER_IRQChannel;/TIM4_IRQn/設(shè)置ENCODER_TIMER勺優(yōu)先級(jí)NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=TIMx_PRE_EMPTION_PRIORITY;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=TIMx_SUB_PRIORITY;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENAB

11、LE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);/*TimerconfigurationinEncodermode*/設(shè)置ENCODER_TIMER?編碼器模式一TIM_DeInit(ENCODER_TIMER);/ENCODER_TIMER復(fù)位TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=0x0;/無(wú)分頻TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=(4*ENCODER_PPR)-1;計(jì)數(shù)器重載值4*200-1TIM_

12、TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;/向上計(jì)數(shù)模式TIM_TimeBaseInit(ENCODER_TIMER,&TIM_TimeBaseStructure);/TIM4/TIM4TIM_EncoderInterfaceConfig(ENCODER_TIMER,TIM_EncoderMode_TI12,TIM_ICPolarity_Rising,TIM_ICPolarity_Rising);編碼器接口初始化TIM

13、_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter=ICx_FILTER;/6TIM_ICInit(ENCODER_TIMER,&TIM_ICInitStructure);/ClearallpendinginterruptsTIM_ClearFlag(ENCODER_TIMER,TIM_FLAG_Update);TIM_ITConfig(ENCODER_TIMER,TIM_IT_Update,ENABLE);/ResetcounterTIM2->CNT=COUNTER_RESET;/0T

14、IM_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/*voidENC_Get_Electrical_Angle(uint16_t*degree)int32_ttemp;int16_ttim_count;tim_count=TIM_GetCounter(ENCODER_TIMER);/獲取ENCODER_TIMERTIM4的值if(tim_count>=400)如果超過(guò)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=(int32_t)(800-tim_count)*(int32_t)(1000000/(4*ENCODER_PPR/2)*360-degree1*1000000;d