一、简介

Encoder Interface编码器接口

编码器接口可接收增量（正交）编码器的信号，根据编码器旋转产生的正交信号脉冲，自动控制CNT自增或自减，从而指示编码器的位置、旋转方向和旋转速度。

每个高级定时器和通用定时器都有1个编码器接口；

两个输入引脚借用了输入捕获的通道1和通道2；

二、基础原理

1、正交编码器信号

增量式正交编码器输出A相、B相。

正向旋转：A先跳变，随后B跳变；

反向旋转：B先跳变，随后A跳变；

定时器硬件自动识别相位先后，自动增减CNT寄存器，无需软件判断方向。

2、定时器编码器模式

STM32F1系列定时器编码器模式由TIM_EncoderMode配置，3种模式：

      模式一：TIM_EncoderMode_TI1：仅检测TI1边沿，只在A相跳变计数；

      模式二：TIM_EncoderMode_TI2：仅检测TI2边沿，只在B相跳变计数；

      模式三：TIM_EncoderMode_TI12：TI1+TI2双边沿都计数（4倍频），比较常用，A、B上升沿+下降沿全部触发计数→分辨率x4；F103系列只有TIM1/TIM2/TIM3/TIM4支持编码器模式，TIM5/TIM6/TIM7不支持。

        核心逻辑：检测到某一相边沿→立即读取另一相此刻电平→根据电平决定CNT+1（向上计数）还是CNT-1（向下计数）。

        相对信号的电平指的是：

        TI1FP1对应TI2：TI1发生跳变，参考信号是TI2电平；

        TI1FP2对应TI1：TI2发生跳变，参考信号是TI1电平；

即：当TI1FP1出现跳变沿时，硬件读取TI2FP2当前电平；当TI2FP2出现跳变沿时，硬件读取TI1FP1当前电平。

举例：标准正转时序：A↑→B↑→A↓→B↓，对照模式三，4倍频查表得知：

A上升沿，此时B=0（低电平）→向上计数++；

B上升沿，此时A=1（高电平）→向上计数++；

A下降沿，此时B=1（高电平）→向上计数++；

B下降沿，此时A=0（低电平）→向上计数++；

一圈4次计数，即4倍频，反转时波形顺序颠倒，每次边沿查表都会触发向下计数，如下：

反转时序：B↑→A↑→B↓→A↓

B上升沿，此时A=0（低电平）→向下计数--；

A上升沿，此时B=1（高电平）→向下计数--；

B下降沿，此时A=1（高电平）→向下计数--；

A下降沿，此时B=0（低电平）→向下计数--；

再举例：仅TI1计数（TIM_EncoderMode_TI1）

规则：只有A相跳变才计数，B相任何变化直接无视。

同样正转波形：A↑→B↑→A↓→B↓

A上升沿，此时B=0（低电平）→向上计数++；

B上升沿→忽略不计数；

A下降沿，此时B=1（高电平）→向上计数++；

B下降沿→忽略不计数；

一个周期只+2，即2倍频；

3、工作模式表格注意点

1）日常一律使用TIM_EncoderMode_TI12，模式三，4倍频；

2）如果旋转时计数方向反了，2种修改方案：

方案一：硬件互换A、B两相接线；

方案二：软件修改TIM_EncodeInterfaceConfig的极性参数（翻转TI1或者TI2）;

3）表格前提条件：A、B两相不会同时跳变。正常正交编码器本身满足，电机干扰出现同时跳变会造成计数误差，需要加大输入滤波ICFilter。

4、与输入捕获的关系

1）硬件结构

TIM的CHI1、CH2引脚，硬件本就是输入捕获通道，引脚→滤波器(ICFilter）→极性选择(CCxP）→TI1FP1/TI2FP2。编码器没有独立的引脚通路，需要共用捕获的前端电路。滤波、极性反转、信号选通，都是输入捕获的配置寄存器，所以都用到TIM_ICInit函数，只是不用捕获功能。

2）配置区别

TIM_ICInit：只配置信号前端（滤波、极性、直通TI），只负责：把引脚（比如TIM3的复用引脚PA6/PA7）的原始信号，处理成干净的TI1FP1、TI2FP2，传给后续编码器逻辑；TIM_ICPSC_DIV1在编码器模式下无效，赋值1即可。TIM_EncoderInterfaceConfig函数开启编码器计数逻辑，定时器内部切换成正交编码器模式，不再用输入捕获，而是根据A/B相位差自动加减CNT；

3）易混淆关键点

普通输入捕获：检测边沿，存捕获值、进中断，测脉冲周期/频率，是一套信号预处理模块。

编码器模式：关闭捕获逻辑，只用捕获的信号预处理电路，硬件自动累加CNT，不需要捕获中断等，是一个计数判断模块。

5、输入模式选择

编码器引脚浮空输入、上拉输入都可以用，上拉输入是工程常用方案。

浮空：电平由外部编码器决定，推挽输出编码器最常用，自带强高低电平驱动，浮空完全适配，理论上标准接法。但编码线很长、走线干扰大时，悬空易引起杂波误计数；

内部上拉：1）编码器NPN集电极开路/OC输出必须用上拉，否则静止时引脚电平不确定。

2）不会改变A/B相的相位先后，不影响正反转判断、计数倍率。

3）兼容性强：不会是推挽输出还是开路输出编码器，内部上拉均兼容。

3）抗干扰强：线束长、电磁干扰时，上拉能固定静态电平，减少毛刺导致的多计数。

4）必须浮空：编码器已经外接了上下拉电阻，如果再开内部上拉，会分压改变电平阈值。

三、代码

1、Encoder.c文件

#include "stm32f10x.h"                 

void Encoder_Init()
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7 ;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz ;
	
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStructure;
	TIM_InitStructure.TIM_ClockDivision =TIM_CKD_DIV1;
	TIM_InitStructure.TIM_CounterMode =TIM_CounterMode_Up;
	TIM_InitStructure.TIM_Period =65536-1;
	TIM_InitStructure.TIM_Prescaler =0;
	TIM_InitStructure.TIM_RepetitionCounter =0;
	TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_InitStructure);
	
	TIM_ICInitTypeDef IC_InitStructure;
	IC_InitStructure.TIM_Channel =TIM_Channel_1;
	IC_InitStructure.TIM_ICFilter =0xF;
	IC_InitStructure.TIM_ICPolarity =TIM_ICPolarity_Rising;
	IC_InitStructure.TIM_ICPrescaler =TIM_ICPSC_DIV1;
	IC_InitStructure.TIM_ICSelection =TIM_ICSelection_DirectTI;
	TIM_ICInit(TIM3,&IC_InitStructure);
	IC_InitStructure.TIM_Channel =TIM_Channel_2;
	TIM_ICInit(TIM3,&IC_InitStructure);
	//编码器模式最终确定极性，覆盖上面IC里的极性配置
	TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM3,TIM_EncoderMode_TI12,TIM_ICPolarity_Rising,TIM_ICPolarity_Rising);
		
	TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);	
}

int16_t GetEncoderCounter()
{
	return TIM_GetCounter(TIM3);
}

2、Encoder.h文件

#ifndef __ENCODER_H
#define __ENCODER_H

void Encoder_Init();
int16_t GetEncoderCounter();

#endif

3、main函数

#include "stm32f10x.h"                 
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Encoder.h"
#include "Timer.h"
int16_t Counter;

int main()
{
	OLED_Init();
	Timer_Init();
	Encoder_Init();	
	OLED_ShowString(1,1,"Counter:");
	
	while(1)
	{		
		OLED_ShowSignedNum(2,1,Counter,5);
	}
}
void TIM2_IRQHandler(void)
{
	if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET)
	{
		Counter = GetEncoderCounter();
		TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
	}
}

4、代码补充说明

编码器测速一定要有定时中断：编码器CNT一直在累加，需要固定时间间隔读取计数值、算速度。

比如：10ms进一次中断，本次读CNT=500，清零CNT；代表10ms内编码器走了500个脉冲→换算速度，如果不使用定时中断，靠while循环读取，读取间隔不确定，速度算不准。

5、干扰（毛刺）的处理

编码器机械触点转动、齿轮咬合、导线受电磁干扰，会在正常跳变沿附近出现很多快速高低跳变的杂脉冲，即毛刺，TIM硬件会把每一次跳变都当成有效计数，计数器就会乱跳、多计数、正负来回跳、数值漂。

处理方案：

1、输入滤波ICFilter，寄存器TIM_CCMRx,0~15。短接线、干净环境：3~5；长线、电机旁边干扰大：8~15；

原理：连续N个定时器采样时钟都采到相同电平，才认定电平真的翻转，毛刺因持续时间短，采不到稳定电平，直接被过滤。采样时钟=定时器时钟（编码器PSC=0，72MHz）。ICF=0xF，需要连续15个采样周期电平不变，才判定电平真的翻转。

2、内部上拉：浮空输入时，毛刺易把悬空引脚电平拉乱，内部上拉将引脚电平钳在高电平，干扰不容易拉低电平，硬件层面减少毛刺产生。

3、硬件：编码器A/B线用屏蔽线，屏蔽层单端接地；走线尽量短，远离电机电源线、继电器大电流走线；引脚并联1000pF小电容到GND，RC滤波，吸收高频毛刺。

本文完！