编码器是什么？STM32编码器接口及应用编程

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作者：strongerHuang

微信公众号：strongerHuang

编码器是一种比较常见的产品（也可以理解为传感器），最常见的就是配合电机一起工作，那么，你对编码器有多了解呢？

一、关于编码器

编码器的种类有很多：增量式编码器、绝对值编码器，有轴或者无轴编码器，电压输出、推拉输出、集电极开路输出等等。但不管什么类型的编码器，其目的都类似，得到转动的角度，角速度、位移等。

本文讲述常见的增量式编码器，增量式编码器也可以叫正交编码器，也就是说可以通过其A、B的相位知道编码器是正转，还是反转，还可以根据编码器参数得出旋转了多少角度等。

常见的增量式编码器A、B、Z三根线代表什么意思呢？使用过编码器的人不难理解，这里简单给初学者讲述一下：

A、B两线提供相位相差90度的脉冲信号，用其来计算旋转的角度；Z线为过零点线，也就是说每转一转，经过某一点都会输出一个脉冲信号，主要用于“过零校正”，三线的信号大致如下图：

有些编码器出来的线有一个对应的“非”信号线（如上图右边），其实主要用于抗干扰的。

更多关于编码器的描述，请网上搜索相关的知识进行了解，本文不再讲述。

二、STM32编码器接口模式

在STM32芯片中，都有这么一个定时器，叫通用定时器“General-purpose timers”，定时器里面存在这么一个模式，叫编码器接口模式“Encoder interface mode”。当然，具体可参看芯片对应的数据手册。

STM32提供的编码器接口模式主要针对的就是“正交编码器”，它可以利用定时器的“计数”功能，得出编码器计了多少个脉冲；同时，它可以根据编码器AB的相位得出编码器是正转，还是反转。

（图片来自STM32参考手册）

1.计算脉冲个数

有点类似TIM的捕获功能，捕获A相、B相的脉冲信号；只是编码器模式是捕获A(TI1)、B(TI2)相的边沿信号（如上图），相当于一个周期内，计4个脉冲信号的值。

2.计数器的增减（方向）

STM32的计数器会根据方向（+ 或者 -）来进行计数，TI1和TI2相位相差90，4个阶段的边沿，对应TI1和TI2不同电平信号，从这个不同的信号，硬件自身可以判断出其方向。在编码器模式下，有个寄存器（TIMx_CR1）中有一个方向位（DIR），会随着编码器旋转方向的改变而改变，我们可以通过读取该位来判断编码器的正转，还是反转。

3.TIM时基

STM32编码器接口模式，其实是通过利用AB相位TIM时基提供时钟信号，使其计数。

三、应用编程

相信看了上面的一些描述，大家应该对编码器有所理解了。其实，在STM32中，可以通过配置编码器模式对应的函数，就能实现获取编码器传感器上面的信息了。

使用STM32提供的标准外设库，或者使用STM32CubeMX工具很容易将TIM配置成编码器模式。

1.标准外设库配置编码器

TIM_EncoderInterfaceConfig，它就是编码器接口的配置函数。简单的只需要配置该函数，使能TIM，即可实现采集编码器上面的信息。（当然，需要复杂的操作，还需要做其他相应的配置）

2.STM32CubeMX配置

STM32CubeMX是一套快速开发的工具，让很多不了解STM32底层的朋友可以快速的在STM32上编写应用程序。

本文说的配置编码器接口，在某些TIM上存在一个“Combined Channel”配置，可以理解为“连接通道”，也算是TIM的一种复用模式。选择里面的“Encoder Mode”即可。

四、实例代码

本文提供的代码为一个使用标准外设库编写的简单Demo工程，其中里面附带一个工程（用于模拟编码器AB相波形的工程），如下：

该工程主要配置TIM的编码器模式，通过定时读取编码器的方向（DIR），和计数（CNT），并通过串口打印出来。

下载地址：

百度网盘：

链接：https://pan.baidu.com/s/1jH8yOqM 

密码：t4kx

GitHub:

https://github.com/EmbeddDeveloper/STM32F4_TIM_Encoder

CSDN:

http://download.csdn.net/download/ybhuangfugui/10165086

提示：

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2.为防止失效，以上三个链接代码一样，若都不能下载了，可以换一个下载链接。

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