STM32—TIMx实现编码器四倍频

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;	
		}
}