5.1.STM32-EXTI外部中断——全程手敲板书

本节课学习一下STM32的外部中断和中断系统

EXTI简介

中断系统是管理和执行中断的逻辑结构

外部中断是众多能产生中断的外设之一，所以本节课我们就借助外部中断来学习一下中断系统。以后在学其他外设的时候，也是会经常和中断打交道的

中断系统

中断：在主程序运行过程中，出现了特定的中断触发条件（中断源），使得CPU暂停当前正在运行的程序，转而去处理中断程序，处理完成之后又返回原来被暂停的地方继续运行
- 中断就是在正常主程序 执行的某个时刻 ，发生了中断触发条件 ，比如对外部中断 来说，可以是引脚发生了电平跳变 ；对定时器 来说，可以是定时的时间到了；对于串口通信来说，可以是接收到了数据
- 当这些事件发生时，情况会比较紧急。比如外部中断 来了，你如果不来处理，下一个跳变信号 就跟着过来了；比如串口接收中断 来了，你如果不来读取接收到的数据，拿下一个数据再来，就会覆盖掉原来的数据。所以我们希望当中断条件满足时CPU能立即停下当前执行的程序,转而去处理这些中断事件的程序CPU能立即停下当前执行的程序,转而去处理这些中断事件的程序CPU能立即停下当前执行的程序,转而去处理这些中断事件的程序比如外部中断 来了，我想要计次，那就变量++；串口中断 来了，我就把接受到的数据转存起来。当这些紧急事件完成后，CPU还能回到原来停下的地方继续运行
- 这就是中断的处理流程和用途。使用中断系统，能够极大地提高程序的效率
要是没有中断系统 ，为了防止外部中断被忽略 或者串口数据被覆盖 ，那主程序就只能不断地查询是否有这些事件发生，不能再干其他的事情了；要是没有定时器中断 ，那主程序只有靠Delay函数 ，才能实现定时的功能。但有了中断系统之后，主程序就可以放心执行其他的事情，有中断的时候再去处理
- 就像早上定了一个闹钟，定好之后就可以放心睡觉了，时间到了闹钟会提醒你，就相当于产生了一个中断信号；如果没有闹钟，就得不断地看时间，生怕错过了起床点，这样没法安心睡觉
中断优先级 ：当有多个中断源 同时申请中断时，CPU会根据中断源的轻重缓急进行裁决，优先响应更加紧急的中断源
- 也就是说，中断优先级 就是中断的紧急程度 ，这个中断优先级 是我们根据程序设计的需求，自己设计的。此外，中断优先级还有多种分类
中断嵌套 ：当一个中断程序正在运行时，又有新的更高优先级的中断源申请中断，CPU再次暂停当前中断程序，转而去处理新的中断程序，处理完成后依次进行返回。这种把中断程序再次中断的现象，就叫做中断嵌套 。能否进行中断嵌套 ，也是由中断优先级来决定的

中断执行流程

左边是一般的含中断的程序，当它执行到某个地方时，外设的中断条件 满足了，无论主程序在做什么事情，比如加减乘除还没算完，OLED显示程序才执行一半，Delay函数还在等待，中断来了，主程序都得立即暂停，程序由硬件电路 自动跳转到中断程序 中。当中断程序执行完之后，程序再返回被暂停的地方继续运行。
被暂停的地方，我们称之为断点断点断点。为了程序能在中断返回后继续原来的工作，在中断执行前，会保护程序的现场 ，中断执行后，会再还原现场 ，这样可以保证主程序即使被中断了，回来之后也能继续运行。当然我们用C语言编程，保护现场 和还原现场 的工作并不需要我们来做，编译器自动帮我们做好了
中间这个图，就是中断嵌套的执行流程。
假设下图这个被圈起来的中断正在执行时，又有新的优先级更高的中断来。那这里就会再次打断，然后执行新的中断。新的中断结束，在继续原来的中断；原来的中断结束，再继续主程序。这就是中断嵌套的执行流程

再看一下右边的C语言程序，带有中断的程序就是这个样子的。上面是主函数，while（1）死循环里就是主程序。正常情况下，程序就是再主程序里不断循环执行，当中断条件满足时，主程序就会暂停。然后自动跳转到中断程序里运行。中断顺序执行完之后，再返回主程序继续执行。
一般中断程序都是在一个子函数里的。这个函数不需要我们调用 。当中断来临时，由硬件自动调用这个函数（相当于被动技能）
这就是在C语言程序中，中断的执行流程

STM32中断

68个可屏蔽中断通道。这个中断通道就是中断源的意思。68个中断源，这个是F1系列最多的中断数量
STM32的中断包含EXTI外部中断、TIM定时器、ADC模数转换器 、USART串口、SPI通信、RTC实时时钟。我们可以看到，STM32的中断是非常多的，几乎所有模块都能申请中断
使用NVIC统一管理中断，每个中断通道（中断源） 都拥有16个可编程的优先等级，可对优先级进行分组，进一步设置抢占优先级 和响应优先级。
这个NVIC 就是STM32中用来管理中断、分配优先级 的。NVIC 的中断优先级总共有16个等级，还可以设置抢占优先级 和响应优先级，这个是非常灵活的

STM32里的中断资源分为灰色区域和白色区域

上面这些灰色的，是内核的中断

复位中断 。当产生复位事件时，程序就会自动执行复位中断函数 ，也就是我们复位后程序开始执行的位置。
NMI、不可屏蔽中断、硬件失效、存储管理、总线错误、错误应用等

这些都是内核里面的，一般这些中断都比较高深，了解一下即可

下面这些白色的部分，就是STM32外设的中断了

窗口看门狗 。这个是用来监测程序运行状态 的中断。比如你程序卡死了，没有及时喂狗（向输入端发送信号，清零看门狗的计数值），窗口看门狗就会申请中断。让你的程序调到窗口看门狗的中断程序里，那你在中断程序里就可以进行一些错误检查，看看出什么问题了
PVD电源电压监测 ，如果你供电电压不足 ，PVD电路就会申请中断，你在中断里就知道，现在供电不足，是不是电池没电了，要赶紧保存一下重要数据

接下来这些也都是类似的功能。外设电路 检测到有什么异常或者事件，需要提示一下CPU 的时候，它就可以申请中断，让程序跳到对应的中断函数里运行一次，用来处理这个异常或事件

EXTI 0~EXTI 4，EXTI 9_5、EXTI 15_10就是我们本节要学的外部中断对应的中断资源

图右边还有个中断的地址。

这个地址是干什么的呢？

这个是因为我们程序中的中断函数 ，它的地址是由编译器 来分配的，是不固定 的。但是我们的中断跳转 ，由于硬件的限制 ，只能跳到固定的地址执行程序。这个地址不存储中断程序，而是告诉你去哪里执行中断程序

所以为了能让硬件跳转到一个不固定的中断函数 里，这里就需要在内存中定义一个地址的列表 ------用于存放对应中断服务函数 的入口地址 ，STM32去该地址找到对应的中断服务函数 并执行。这个列表地址是固定的，中断发生后，就跳到这个固定位置。

然后在这个固定位置 ，由编译器，再加上一条跳转到中断函数 的代码。这样中断跳转 就可以跳转到任意位置了。

这个中断地址的列表，就叫中断向量表中断向量表中断向量表相当于中断跳转的一个跳板。

不过我们用C语言编程的话，是不需要管这个中断向量表的，因为编译器都帮我们做好了

NVIC基本结构

NVICNVICNVIC（Nested Vectored Interrupt Controller ）嵌套向量中断控制器嵌套向量中断控制器嵌套向量中断控制器

在STM32中，它是用来统一分配中断优先级 和管理中断的。NVIC是一个内核外设,是CPU的小助手。我们刚才看到，STM32的中断非常多，如果把这些都接到CPU上，那CPU还得引出很多线进行适配，设计上就很麻烦，并且如果很多中断同时申请，或者中断很多产生了拥堵，CPU也会很难处理，毕竟CPU主要是用来运算的。中断分配的任务就放到别的地方吧，所以NVIC就出现了
NVIC有很多输入口，多少中断线路都可以接过来，比如图中所展示的，就可以接到EXTI、TIM、ADC、USART等等
这个线上画了个斜杠，上面写个n，这个意思是，一个外设可能会同时占用多个中断通道，所以这里有n条线。然后NVIC只有一个输出口，NVIC根据每个中断的优先级分配中断的先后顺序，之后，通过右边这一个输出口就告诉CPU该处理哪个中断。对于中断先后顺序分配的任务，CPU不需要知道
假设CPU是个医生

如果医院只有医生的话，当看病的人很多的时候，医生就得安排一下先看谁，后看谁。
如果有紧急的病人，那还得让紧急的病人最先来。这个安排先后次序的任务很繁琐，会影响医生看病的效率。
所以医院就安排了一个叫号系统，来病人了同意取号，并且根据病人的等级，分配一个优先级。
然后叫号系统看一下现在在排队的病人，优先叫号紧急的病人。
最后叫号系统给医生输出的就是一个一个排好队的病人，医生就可以专心看病了
这个叫号系统在STM32里就是NVIC

中断的分组

为了处理不同形式的优先级，STM32的NVIC可以对优先级进行分组

抢占优先级 和响应优先级

这两种优先级有什么区别呢

我们回到病人叫号的例子。

对于紧急的病人，其实有两种形式的优先。
一种是，上一个病人在看病，外面排队了很多病人。当上一个病人看完后，紧急的病人即使是后来的，也会最先进去看病，这种相当于插队 的优先级，就叫响应优先级 。响应优先级高 的，可以插队提前看病。
如果这个病人更加紧急，并且此时已经有人在看病了，那他还可以不等上一个人看完，直接冲到医生的屋里，让上一个病人先靠边站，先给他看病 。等他结束再让原来的人继续看病。这种形式的优先就是我们之前讲的中断嵌套 ，这种决定是否可以中断嵌套 的优先级，就叫抢占优先级 。抢占优先级高 的，可以进行中断嵌套

为了把优先级再区分为抢占优先级 和响应优先级，就需要对这16个优先级进行分组了。

NVIC的中断优先级由优先级寄存器的4位（0~15）决定。这里4位二进制可以表示0 ~ 15的数，对应16个优先级。这个优先级的数是值越小，优先级越高，0就是最高优先级
这4位可以进行切分，分为高n位 的抢占优先级 和低4 - n位 的响应优先级
抢占优先级高的可以中断嵌套，响应优先级高的可以优先排队。结合刚才的例子可以很好理解
抢占优先级 和响应优先级 均相同的按中断号排队。这个中断号就是那个表里的数字

当抢占优先级和响应优先级均相同时，就按照这里最左边的数字来排队，数值小的优先响应。
所以STM32的中断不存在先来后到的排队方式。在任何时候，都是优先级高的先响应。

然后看一下下面这个表

因为优先级总共是4位，所以就有（0，4）、（1，3）、（2，2）、（3，1）、（4，0）这5种分配方式

分组0就是0位的抢占等级 ，取值只能为0 | 4位的响应等级，取值可以是0 ~ 15
分组1是1位的抢占等级 ，取值是0~1 | 3位的响应等级，取值是 0 ~ 7
然后分组2、3、4都是按这个规律来分配的

这个分组方式在程序中是我们自己来选择的。选好分组方式之后，我们在配置优先级的时候，就要注意抢占优先级和响应优先级的取值范围 了，不要超出这个表里规定的取值范围。

了解完NVIC "叫号系统"和叫号的规则之后，我们就来看一下第一个病人------EXTI外部中断

EXTI外部中断

EXTI （Extern Interrupt）外部中断
第二条是EXTI的基本功能，简单来说就是引脚电平变化，申请中断
触发方式：EXTI支持引脚电平的变化类型有上升沿/下降沿
- 上升沿，就是低电平变到高电平的瞬间触发中断
- 下降沿，就是高电平变到低电平的瞬间触发中断
- 双边沿，就是上升沿和下降沿都可以触发中断
- 软件触发，就是引脚啥事没有，程序里执行一句代码，就能触发中断

再看一下外部中断支持的GPIO口，它支持所有GPIO口，也就是任意的GPIO口都可以当作外部中断的引脚，但相同的Pin不能同时触发中断。

这个意思就是，比如PA0 和PB0 不能同时用。或者PA1、PB1、PC1 这样的，端口GPIO_Pin 一样的，只能选一个作为中断引脚
所以如果有多个中断引脚，要选择不同Pin的引脚

再看一下外部中断占用的通道

其中有16个GPIO_Pin ，这就对应GPIO_Pin_0 到GPIO_Pin_15 ,外加PVD输出、RTC闹钟、USB唤醒、以太网唤醒，这些加起来总共有20个中断线路。
这里的16个GPIO_Pin 是外部中断的主要功能，后面跟着的这四个东西其实是来"蹭网"的

为啥这些东西要来外部中断蹭网呢

因为这个外部中断有个功能，就是从低功耗模式的停止模式下唤醒STM32
那对于PVD电源电压监测 ，当电源从电压过低恢复时，就需要PVD 借助一下外部中断 退出停止模式
对于RTC闹钟 来说，有时候为了省电，RTC定一个闹钟之后，STM32会进入停止模式 ，等到闹钟响的时候再唤醒，这也需要借助外部中断
还有USB唤醒、以太网唤醒，也都是类似的作用

当然我们本节主要学引脚的外部中断，这四个蹭网的知道一下就行。

最后外部中断的触发响应方式 可以是中断响应 和事件响应

中断响应 就是申请中断，让CPU执行中断函数
事件响应 是额外功能。当外部中断检测到引脚电平变化时，正常的流程是选择触发中断，但在STM32中，也可以选择触发一个事件，如果选择触发事件，那外部中断的信号就不会通向CPU了，而是通向其他外设，用来触发其他外设的操作，比如触发ADC转换 、触发DMA(Direct Memory Access)等
总结一下
- 中断响应就是外设把 CPU 叫醒，让 CPU 来处理。
- 事件响应就是外设之间互相通知，不麻烦 CPU。

接下来我们就来看一下外部中断的基本结构体吧

EXTI基本结构

这个图就是外部中断的整体结构图

首先最左边，是GPIO口的外设，比如GPIOA、GPIOB、GPIOC 等等，每个GPIO外设有16个引脚，所以进来16根线。我们刚才说到，EXTI模块只有16个GPIO的通道，但这里每个GPIO外设都有16个引脚，如果每个引脚都占用一个通道，那EXTI的16个通道显然就不够用了
所以在这里会有一个AFIO（Asynchronous File I/O）（异步文件输入输出）中断引脚选择 的电路模块，这个AFIO 就是一个数据选择器 ，它可以在这前面3个GPIO外设的16个引脚里选择其中一个 连接到后面EXTI的通道里，所以在这前面说，相同的Pin不能同时触发中断 ，因为对于PA0、PB0、PC0 这些，通过AFIO选择 之后，只有其中一个能接到EXTI的通道0 上，同理PA1、PB1、PC1 这些，也只能有一个，连接到通道1 上，这就是所有GPIO口都能触发中断，但相同的Pin不能同时触发中断的原因
然后通过AFIO选择 之后的16个通道，就接到了EXTI边沿测试 及控制电路上，同时，下面这4个蹭网的外设也是并列接进来的。这些加起来，就组成了EXTI的20个输入信号

然后经过EXTI电路之后，分为了两种输出
其中，上面的这些接到了NVIC，是用来触发中断的。
这里注意一下，本来20路输入，应该有20路中断的输出，但是ST公司觉得这20个输出太多了，比较占用NVIC的通道资源，所以就把其中外部中断的9 ~ 5，和15 ~ 10给分到一个通道里。
也就是说，外部中断的9~5会触发同一个中断函数，15 ~ 10也会触发同一个中断函数
在编程的时候，我们在这两个中断函数里，需要再根据标志位 来区分到底是哪个中断进来的
然后下面这里，有20条输出线路到了其他外设，这就是用来触发其他外设操作的，也就是我们刚才说的事件响应

看完这个图，相信你对中断的整体流程就应该熟悉一些了吧

然后我们在具体地看一下这里AFIO和EXTI的内部电路

先看一下AFIO复用IO口

AFIO复用IO口

右边这个图，就是AFIO选择中断引脚的结构图，这个结构看上去就比较简单了，这里就是一系列数据选择器

第一个，输入是PA0、PB0、PC0等等，一直到PG0，尾号都是0，然后通过数据选择器，上面写的是配置这个寄存器的这些位，就可以决定选择哪一输入

然后下面的EXTI 1，等等，一直到EXTI 15都是数据选择器

接着我们看一下左边的文字

AFIO主要用于引脚复用功能的选择和重定义，也就是数据选择器的作用

解释

AFIO （Alternate Function I/O ）可以理解为 STM32 的引脚岗位分配中心 ，负责安排"一个引脚到底去干什么工作"。

它主要做两件事：

① 引脚复用功能选择（引脚到底干哪个工作？）

STM32 的每个引脚都很"多才多艺"，能干很多活，比如：

当普通 GPIO
当 USART 的 TX/RX
当定时器 PWM
当 SPI/I2C 的数据线
......

AFIO 的任务之一，就是：

确认这个引脚应该使用哪一个外设功能。

也就是给引脚"定岗位"。

② 引脚重映射（要不要换个岗位/换办公室？）

有些外设的默认引脚你可能不喜欢（被占用了、线路不好布）。

这时候 AFIO 可以让外设的功能搬到另一组引脚。

就像：

"USART1 的 TX 默认在 PA9，要不要改到 PB6？"

这就是 AFIO 的 重映射（Remap）。

也就是给引脚"换个岗位位置"。

把所有句子合成一句最本质的话：

AFIO 就是 STM32 的引脚人事部，负责决定某个引脚用哪个功能（复用功能选择），以及是否把外设的功能换到另一组引脚（引脚重映射）。

接下来来到EXTI 的内部框图

EXTI 框图

EXTI的右边，就是20根输入线，然后输入线首先进入边沿检测电路
在上面的上升沿寄存器 和下降沿寄存器 可以选择是上升沿触发 ，还是下降沿触发，或者两个都触发
接着触发信号就进入到这个或门的输入端了
- 简单介绍一下，这种弯弯的符号是或门，它可以有多个输入，但只能有一个输出 ，执行的是或的逻辑，在输入端，只要有一个是高电平1，输出就是高电平，只有全部输入低电平0，输出才为0
- 然后这种带直边的符号是与门，它同样也可以有多个输入，但只能有一个输出，执行的是与的逻辑，在输入端，只要有一个是低电平0，输出就是0，只有全部输入1，输出才为1
- 另外还有一种三角号加个圈 的是非门，只有一个输入，一个输出，输入1就输出0，输入0就输出1
- 还有一种就是数据选择器 ，它的符号是一个梯形，有多个输入，一个输出。在侧面有选择控制器 ，根据控制端的数据，从输入选择一个接到输出

以上就是常见的逻辑符号

我们继续接着前面的讲

在这里，硬件触发 和软件中断寄存器的值接到了这个或门上，也就是任意一个为1，或门就可以输出1

所以我们说，EXTI支持的触发方式是上升沿，下降沿，双边沿和软件触发

回到那个图，触发信号通过这个或门之后，就兵分两路，上一路是触发中断 的，下一路是触发事件的

触发中断首先会置一个挂起寄存器 ，这相当于一个中断标志位 ，我们可以读取这个寄存器判断是哪个通道触发的中断，如果中断挂起寄存器 置1，它就会继续向左走，和中断屏蔽寄存器 共同进入一个与门，然后到达NVIC中断控制器 。这里的与门实际上就是开关的作用。因为对于与门来说，1与上任意的数x，等于这个任意的数x；0与上任意的数x，等于这个任意的数x
这就相当于，中断屏蔽寄存器给1，那另一个输入就是直接输出，也就是允许中断。中断屏蔽寄存器给0，那另一个输入无论是什么，输出都是0，相当于屏蔽了这个中断
下面是具体流程

中断发生 -> 挂起寄存器置位
- 当某个中断源（如一个GPIO引脚、一个定时器）满足条件时，硬件会自动将对应的中断挂起寄存器 位置 1。
- 这就像一个信号旗被举了起来，表示"我这里有事件需要处理！"。这个标志位会一直保持，直到被软件清除。
权限检查 -> 与门逻辑
- 这个信号旗（挂起位）和中断屏蔽寄存器（也叫中断使能寄存器）的对应位一起送入一个逻辑"与门"。
- 中断屏蔽寄存器 的作用就是所谓的开关。
  - 屏蔽位 = 1（开启） ：1 & 挂起位 = 挂起位。此时，中断请求被原样输出，得以继续向前传递。相当于开关打开，信号畅通。
  - 屏蔽位 = 0（关闭） ：0 & 挂起位 = 0。此时，无论挂起位是什么，输出都是 0。中断请求被"屏蔽"或"阻塞"，无法传递到下一级。相当于开关关闭，信号被阻断。
上报中枢 -> NVIC
- 所有通过了"与门"检查的中断请求，会汇集到NVIC（嵌套向量中断控制器）。
- NVIC 是Cortex-M 内核的中断管理中枢，它负责：
  - 优先级仲裁：如果多个中断同时发生，NVIC会根据预设的优先级来决定先处理哪个。
  - 中断嵌套：允许高优先级中断打断正在执行的低优先级中断。
  - 触发CPU：最终，NVIC会向CPU核心发出中断信号，告诉它："有一个重要任务需要你马上处理！"
CPU响应 -> 执行服务函数
- CPU在满足条件（如没有更高级别的中断正在执行、中断全局使能打开）时，会保存当前现场，然后跳转到对应的中断服务函数 去执行代码。
- 在中断服务函数 中，程序员通常需要手动清除挂起位，以表示"这个中断我已经处理完了"。如果不清除，中断函数一退出，这个"信号旗"还在，NVIC会认为中断再次发生，导致CPU不断地重复进入该中断。

总结与类比

我们可以用一个非常贴切的日常比喻来总结：

中断源 ：像是公司里各个部门的门铃按钮。
挂起寄存器 ：每个门铃按钮上自带的红色指示灯。按钮被按下，灯就亮，表示有人呼叫。即使手松开了，灯也一直亮，直到有人（软件）来把它按灭。
中断屏蔽寄存器：每个部门经理桌上的一个"免打扰"开关。当经理不想被打断时，就把开关关上。此时，即使门外有人按铃（灯亮了），经理也听不到铃声。
与门：连接"免打扰开关"和"门铃指示灯"的电路。
NVIC ：公司的前台总机。它接收所有没有被"免打扰"屏蔽的铃声，并判断哪个部门的呼叫最紧急，然后转接给CEO。
CPU ： CEO。他最终响应总机转接过来的呼叫，去处理具体事务。
中断服务函数 ： CEO为了处理这个呼叫所需要执行的具体工作流程。工作完成后，他需要去把那个门铃的指示灯按灭（清除挂起位）。

接着看一下下一路事件的输出部分

首先也是一个事件屏蔽寄存器 进行开关控制 ，最后通过一个脉冲发生器 ，到其他外设，这个脉冲发射器 就是给一个电平脉冲，用来触发其他外设的动作

然后这个框图剩下的还有

这些画一个斜线写着20，表示的就是，这是20根线，代表20个通道
-上面这些就是外设接口 和APB总线 ，我们可以通过总线访问这些寄存器

到这里，有关中断系统 、NVIC中断寄存器 和EXTI外部中断的内容就讲完了

最后看一下本节课配合外部中断,我们所使用的硬件模块

对于外部中断 来说，我们刚学习完它的原理和结构，那到底什么样的设备需要用到外部中断 呢？使用外部中断有什么好处呢？

up主在这里大概总结了使用外部中断模块的特性

对于STM32来说，想要获取的信号是外部驱动的很快的突发信号 ，比如旋转编码器的输出信号，我可能很久都不会拧它，这时不需要STM32做任何事；但是我一拧它，就会有很多脉冲波形需要STM32接收。
这个信号是突发的，STM32不知道什么时候会来；同时它是外部驱动 的，STM32只能被动读取 ；最后这个信号非常快，STM32稍微晚一点来读取，就会错过很多波形。所以对于这种情况来说，就可以考虑使用STM32的外部中断 了。有脉冲过来，STM32立即进入中断函数处理；没有脉冲的时候，STM32就专心做其他事情
另外还有，比如红外遥控接收头 的输出，接收到遥控数据之后，它会输出一段波形，这个波形转瞬即逝，并且不会等你，所以就需要我们用外部中断来读取
虽然还有按键，虽然它的动作也是外部驱动的突发事件 ，但up主说并不推荐 用外部中断来读取按键。因为用外部中断不好处理按键抖动 和松手检测的问题。
对于按键来说，它的输出波形也不是转瞬即逝 的。要求不高的话可以在主程序中循环读取 。如果不想用主循环读取的话，可以考虑一下定时器中断读取 的方式，这样既可以做到后台读取按键值、不阻塞主程序 ，也可以很好地处理按键抖动和松手检测的问题

以上是外部中断的应用场景，接下来看一下编码器介绍。

旋转编码器

先看一下

第一个图

，它是一种最简单的编码器样式了，这里使用的也是对射式红外传感器 来测速的。为了测速，还需要配合一个这样的光栅编码盘 。当这个编码盘 转动时，红外传感器 的红外光就会出现遮挡、透过、遮挡、透过这样的现象,对应模块输出的电平就是高低电平交替的方波。

这个方波的个数表示了转过的角度，方波的频率 表示转速。那我们就可以用外部中断 来捕获这个方波的边沿 ，以此判断位置和速度 。不过这个模块只有一路输出 ，正转反转输出波形没法区分 ，所以这种测速方法只能测位置和速度 ，不能测量旋转方向
那为了进一步测量方向，我们就可以用后面的几种编码器