定时器TIM的Encoder Mode读取旋钮编码器的脉冲数

0 前言

本文介绍了光电编码器的工作原理，并提供了一个实例，展示如何利用STM32的HAL库通过定时器的编码器模式（Encoder Mode）来读取旋转编码器的脉冲数。

1 旋钮编码器相关知识

旋转编码器是一种位置传感器，输出脉冲信号可以用来确定编码器的旋转角度和旋转方向。

编码器中有两个开关，当旋钮旋转后，开关会依次导通，开关结构图如下图所示

如果我们将旋钮开关的引脚C接GND,引脚A和B通过上拉电阻接高电平，当旋钮旋转后开关会依次导通，A、B口的波形如下图所示。

旋钮反转，A相波形会落后于B相

所以我们可以开启STM32单片机定时器的输入捕获功能，统计A、B引脚的上升沿和下降沿的个数，可以知道旋钮编码器旋转了多少度；通过判断当A端口为下降沿时，B端口是高电平还是低电平，就可判断旋钮编码器的旋转方向。

已知旋钮编码器旋转一圈的脉冲数是20个，那们A、B引脚共产生了20×4=80个上升沿和下降沿。假设STM单片机定时器采集到20个计数值，我们通过计算可知旋钮编码器旋转360*20/80=90度。

2 实例

2.1 STM32CubeMx配置

步骤1：定时器设置

步骤2：定时器引脚设置为上拉输入模式

这里补充一下STM32定时器编码器模式的相关知识

如果TI1和TI2接单片机分别接旋钮编码器的A、B引脚时，编码器正转时，计数器会向上计数，反转时会向下计数（计数值为0后，下次计数从65535开始往下计数）

2.2 程序编写

1.相关函数介绍

//1.定时器3的通道1和通道2的Encoder Mode开启使能函数
HAL_TIM_Encoder_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_1 | TIM_CHANNEL_2);

//2.返回值当前脉冲计数值，也可对脉冲计数值进行重新置位
int cnt=__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim3);
__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim3)=0;//脉冲计数值清0

//3.返回值为bool类型，当计数器向下计数时，返回true,可以用来判断编码器旋转方向
 __HAL_TIM_IS_TIM_COUNTING_DOWN(&htim3);

2.添加代码

定义两个全局变量（之所以定义成全局变量，是为了方便后边将这个变量变量在debug模式中添加到watch窗口中查看）

/* USER CODE BEGIN PV */
uint8_t Direction;
uint16_t CaptureNumber;
/* USER CODE END PV */

在main函数中开启编码器模式

/* USER CODE BEGIN 2 */
HAL_TIM_Encoder_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_1 | TIM_CHANNEL_2);
/* USER CODE END 2 */

while(1)循环中不断循环检测当前的脉冲计数值

/* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
    Direction=__HAL_TIM_IS_TIM_COUNTING_DOWN(&htim3); //读取编码器旋转方向
    CaptureNumber=__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim3);   //读取脉冲计数值
  }
  /* USER CODE END 3 */

3 实验结果

点击红色按钮进入debug模式

点击全速运行

旋转编码器，即可在watch窗口观察到定时器脉冲计数值的变化了

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