玩轉X-CTR100 l STM32F4 l 電機正交編碼器

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本文介紹X-CTR100控制器的電機正交編碼器，X-CTR100具備2路32位AB項正交編碼器和3路16位正交編碼器，共5路。

可用於電機轉速和角度測量，用於智能車、機械臂、機器人制做。

原理

什麼是正交？若是兩個信號相位相差90度，則這兩個信號稱爲正交。因爲兩個信號相差90度，所以能夠根據兩個信號哪一個先哪一個後來判斷方向。

正交編碼器（Quadrature Encoder）是一種用於測量旋轉速度和方向的傳感器，經過積分（累加）運算後，還能夠用來測算距離。最多見的正交編碼器有兩個輸出信號：A相 和 B相，有些編碼器會有 Z相 的校準功能（用於消除累計偏差）。「正交」一詞來源於 AB 兩個信號的特徵，通常狀況下 A相 和 B相 的輸出信號老是有 π/2 的相位差。

上圖中 A 和 B 分別鏈接到兩個傳感器單元上，黑白相間的圓環稱之爲「柵格」。傳感器和柵格的實現方式有不少種：反射式傳感器+不一樣反光率的柵格；對射式傳感器+鏤空光柵；霍爾傳感器+磁極圓環；觸點+導電軌道；等等。

例程

初始化編碼器，每隔500ms採樣一次編碼器數值並串口輸出顯示。

硬件說明

硬件資源：

• 串口UART1
• RA、RB擴展接口（TIM2 32AB正交編碼器接口）
• 具備正交編碼器電機（需自備）

硬件鏈接：

軟件生態

X-SOFT軟件生態，X-API擴展文件以下。

ax_encoder.c——X-CTR100 電機正交編碼器源文件

ax_encoder.h——X-CTR100 電機正交編碼器頭文件

接口函數

void AX_ENCODER_TIM2_AB_Init(uint32_t cycle); //編碼器AB初始化(32位) uint32_t AX_ENCODER_TIM2_AB_GetCounter(void); //編碼器AB獲取計數器數值 void AX_ENCODER_TIM2_AB_SetCounter(uint32_t count); //編碼器AB設置計數器數值   void AX_ENCODER_TIM5_CD_Init(uint32_t cycle); //編碼器CD初始化(32位) uint32_t AX_ENCODER_TIM5_CD_GetCounter(void); //編碼器CD獲取計數器數值 void AX_ENCODER_TIM5_CD_SetCounter(uint32_t count); //編碼器CD設置計數器數值   void AX_ENCODER_TIM3_GH_Init(uint16_t cycle); //編碼器GH初始化 uint16_t AX_ENCODER_TIM3_GH_GetCounter(void); //編碼器GH獲取計數器數值 void AX_ENCODER_TIM3_GH_SetCounter(uint16_t count); //編碼器GH設置計數器數值   void AX_ENCODER_TIM4_KL_Init(uint16_t cycle); //編碼器KL初始化 uint16_t AX_ENCODER_TIM4_KL_GetCounter(void); //編碼器KL獲取計數器數值 void AX_ENCODER_TIM4_KL_SetCounter(uint16_t count); //編碼器KL設置計數器數值   void AX_ENCODER_TIM1_OP_Init(uint16_t cycle); //編碼器OP初始化 uint16_t AX_ENCODER_TIM1_OP_GetCounter(void); //編碼器OP獲取計數器數值 void AX_ENCODER_TIM1_OP_SetCounter(uint16_t count); //編碼器OP設置計數器數值

軟件說明

函數初始化編碼器，設定編碼器計數週期爲60000，設置當前值爲30000，while循環每隔500ms採樣編碼器一次，主程序代碼以下。

int main(void) {     //X-CTR100初始化     AX_Init(115200);     printf("***電機正交編碼器例程***\r\n\r\n");       //模塊初始化及配置     AX_ENCODER_TIM2_AB_Init(60000); //32位正交編碼器初始化，計數週期60000     AX_ENCODER_TIM5_CD_Init(60000); //32位正交編碼器初始化，計數週期60000     AX_ENCODER_TIM3_GH_Init(60000); //16位正交編碼器初始化，計數週期60000     AX_ENCODER_TIM4_KL_Init(60000); //16位正交編碼器初始化，計數週期60000     AX_ENCODER_TIM1_OP_Init(60000); //16位正交編碼器初始化，計數週期60000                                        //設置編碼器當前計數值爲30000     AX_ENCODER_TIM2_AB_SetCounter(30000);     AX_ENCODER_TIM5_CD_SetCounter(30000);     AX_ENCODER_TIM3_GH_SetCounter(30000);     AX_ENCODER_TIM4_KL_SetCounter(30000);     AX_ENCODER_TIM1_OP_SetCounter(30000);       //X-API測試：5路正交編碼器測試         printf("*5路正交編碼器測試\r\n");       while (1)     {         printf("*AB:%5d CD:%5d GH:%5d KL:%5d OP:%5d\r\n",             AX_ENCODER_TIM2_AB_GetCounter(), AX_ENCODER_TIM5_CD_GetCounter(),             AX_ENCODER_TIM3_GH_GetCounter(), AX_ENCODER_TIM4_KL_GetCounter(),             AX_ENCODER_TIM1_OP_GetCounter());         AX_Delayms(500);     } }

實現效果

X-CTR100按照編碼器接口定義鏈接編碼器，編碼器A、B接口線序可更換。手動轉動編碼器可觀察編碼器數值變化，一個方向轉動編碼器數值增長，另外一個方向轉動編碼器數值減少。

參考

https://zhuanlan.zhihu.com/p/20268680