車輪位置的確定是在制作小車的過程中必不可少的部件，好在STM32中包含了硬件的編碼器。但使用的過程中卻存在諸多不方便。下面由我一一道來：
1、編碼器原理
什么是正交？如果兩個信號相位相差90度，則這兩個信號稱為正交。由于兩個信號相差90度，因此可以根據(jù)兩個信號哪個先哪個后來判斷方向、根據(jù)每個信號脈沖數(shù)量的多少及整個編碼輪的周長就可以算出當(dāng)前行走的距離、如果再加上定時器的話還可以計算出速度。
2、為什么要用編碼器
從上圖可以看出，由于TI，T2一前一后有個90度的相位差，所以當(dāng)出現(xiàn)這個相位差時就表示輪子旋轉(zhuǎn)了一個角度。但有人會問了：既然都是脈沖，為什么不用普通IO中斷？實際上如果是輪子一直正常旋轉(zhuǎn)當(dāng)然沒有問題。仔細(xì)觀察上圖，如果出現(xiàn)了毛刺呢？這就是需要我們在軟件中編寫算法進行改正。于是，我們就會想到如果有個硬件能夠處理這種情況那不是挺好嗎？
3、STM32編碼器
還是剛才那張圖，但這時候我們看到STM32的硬件編碼器還是很智能的，當(dāng)T1,T2脈沖是連續(xù)產(chǎn)生的時候計數(shù)器加一或減一一次，而當(dāng)某個接口產(chǎn)生了毛刺或抖動，則計數(shù)器計數(shù)不變，也就是說該接口能夠容許抖動。在STM32中，編碼器使用的是定時器接口，通過數(shù)據(jù)手冊可知，定時器1，2，3，4，5和8有編碼器的功能，而其他沒有。編碼器輸入信號TI1,TI2經(jīng)過輸入濾波，邊沿檢測產(chǎn)生TI1FP1，TI2FP2接到編碼器模塊，通過配置編碼器的工作模式，即可以對編碼器進行正向/反向計數(shù)。如果用的是定時器3，則對應(yīng)的引腳是在PA6和PA7上。根據(jù)stmn32手冊上編碼器模式的說明，有6中組合計數(shù)方式，見下表。
由此可知，通過選擇可以確定使用定時器的哪種方式來得到我們所要的結(jié)果。STM32編碼器的使用也非常簡單，其基本步驟和開發(fā)STM32其他部件的操作一致，都是打開時鐘，配置接口，配置模式，如果要用中斷則打開中斷。具體可以參考以下代碼(這里使用的是TIM4,引腳采用GPIOA 11和GPIOA12)：
bool EncodeInit(u8 none1,u32 period)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);//??TIM3??
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);//??GPIOA??
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource11,GPIO_AF_10);
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource12,GPIO_AF_10);
TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure);
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0x0; // No prescaling
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1333;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);
TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM4, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising);
TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure);
TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 10;
TIM_ICInit(TIM4, &TIM_ICInitStructure);
// Clear all pending interrupts
TIM_ClearFlag(TIM4, TIM_FLAG_Update);
TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_Update, ENABLE);
//Reset counter
TIM_SetCounter(TIM4,0);
TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);
return 0;
}
4、編碼器的中斷
由于編碼器是基于定時器的，所以編碼器的中斷實際上就是定時器的中斷啦。也就是說定時器是每隔一定時間加一個數(shù)（或減一個數(shù) ），當(dāng)數(shù)到達預(yù)設(shè)值時就產(chǎn)生中斷，而編碼器是每一個有效脈沖就加一個數(shù)（或減一個數(shù) ），當(dāng)數(shù)到達預(yù)設(shè)值時就產(chǎn)生中斷。若預(yù)設(shè)值為1000則編碼器與定時器中斷不同的是，當(dāng)編碼器反轉(zhuǎn)時值到達999產(chǎn)生一次中斷，而當(dāng)編碼器正轉(zhuǎn)到達0時同樣產(chǎn)生一次中斷。在硬件上這兩個中斷是沒法區(qū)分的，這也就造成了有種情況的誤判。
5、STM32編碼器沒有考慮的情況
想象一下，如果編碼器的預(yù)設(shè)值為1000，當(dāng)某次我們使得編碼器正轉(zhuǎn)產(chǎn)生中斷后，立即反轉(zhuǎn)則又該怎么辦呢？根據(jù)上面的說法，這時候會產(chǎn)生兩次一樣的中斷。如果在算法上沒有處理的話，極有可能認(rèn)為是行走了兩次正向。但實際上并沒有。所以這個時候必須結(jié)合方向來判斷行走的情況（判斷方向使用的是DIR寄存器位）或者在產(chǎn)生中斷后讀一次count寄存器位（看看是999還是0，以此來判斷當(dāng)前的方向）。只有上一次為正且這一次同樣為正，距離才是相加的。
具體中斷處理函數(shù)代碼如下：
void TIM4_IRQHandler(void)
{
temp=(TIM_GetCounter(TIM4)&0xffff);
if(TIM_GetITStatus(TIM4, TIM_IT_Update) != RESET)
{
if(temp==9999)
{
count--;
if(predir==0)//只有當(dāng)前一次是負(fù)向走，這一次還是負(fù)向走才上傳數(shù)據(jù)
{
upcount--;
}else{
predir=0;//表示往負(fù)向走
}
}else if(temp==0)
{
count++;
if(predir==1)//只有當(dāng)前一次是正向走，這次又是正向走才上傳數(shù)據(jù)
{
upcount++;
}else{
predir=1;//表示往正向走
}
}
}
TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_Update);
}else{
#ifdef DEBUG
printf("ENCODE TIMER INTERRUP ERROR! \n");
#endif
while(1)
{
;
}
}
6、最后一個問題
那么如果當(dāng)前并沒有到一個中斷怎么辦？難道這個時候就不能得到編碼器的精確位置了嗎？
其實只是個非常簡單的算法：
u32 EncodeGetMileage(u8 none1,u8 none2)
{
u8 i=0;
temp=(TIM_GetCounter(TIM4)&0xffff);
if(count<0)
{
temp_mileage=(abs(count)-1)*1000 +(1000-temp);
}else{
temp_mileage=count*1000 +temp；
}
}
return temp_mileage; //返回編碼器的脈沖個數(shù)，一個脈沖相當(dāng)于125/1333 mm,這個返回值用于本次里程的計算，給總里程用
}
每次把中斷的次數(shù)記錄下來，然后再把距離上次中斷共走了多少個脈沖，再把兩者相加即可。
