【STM32--平衡车】编码器——用于测速

电机驱动模块👇

【STM32--平衡车】TB6612FNG详解[特殊字符]------用于电机驱动https://blog.csdn.net/2301_76153977/article/details/155577282?spm=1001.2014.3001.5501本篇我们学习
编码器模块------用于测速

1. 介绍------定时器编码器模式

其实属于定时器内容，但是都放一块内容太多了~

初识定时器https://blog.csdn.net/2301_76153977/article/details/154427841?spm=1001.2014.3001.5501https://blog.csdn.net/2301_76153977/article/details/154427841?spm=1001.2014.3001.5501速度、方向、位置

想象编码器内有两个马盘，一个接入A相，一个接入B相，有所错开

正交编码器输出 A/B 两相脉冲（相位差 90°），TIM2/TIM3 的 CH1/CH2 引脚分别接 A/B 相，定时器会根据 A/B 相的上升 / 下降沿自动增减计数 ------ 正转时计数增加，反转时计数减少，无需软件中断处理，硬件自动完成，效率极高。

再复习一下定时器框图

2. encoder.c

2.1 核心逻辑

编码器要有两个，编码器一般和电机是放在一起的

配置 TIM2/TIM3 工作在编码器模式，对接两路正交编码器的 A/B 相脉冲；
初始化编码器对应的 GPIO 引脚（输入模式 + 上拉）；
提供读取编码器计数值的接口（读取后清零，便于计算增量）；
整体用于检测左右两个编码器的脉冲数（反映电机转动的方向和步数）。

2.2 写出encoder.c

全局变量定义

cpp 复制代码

TIM_HandleTypeDef encoder_left_handle = {0};
TIM_HandleTypeDef encoder_right_handle = {0};

TIM_HandleTypeDef：STM32 HAL 库的定时器句柄结构体，封装了定时器的实例（如 TIM2）、初始化参数、状态等，是 HAL 库操作外设的核心载体；

全局定义的原因：编码器计数值需要在函数间共享，且 HAL 库的回调 / 操作函数需要传入句柄指针；

初始化={0}：避免未初始化的随机值导致 HAL 库函数异常（嵌入式中全局变量默认初始化为 0，但显式初始化更规范）。

编码器初始化函数（以encoder_left_init为例）

cpp 复制代码

void encoder_left_init(void)
{
    TIM_Encoder_InitTypeDef config = {0};
    
    // 1. 定时器基础配置
    encoder_left_handle.Instance = TIM2;                  // 绑定TIM2外设
    encoder_left_handle.Init.Period = 65536 - 1;          // 自动重装值：65535（16位定时器最大值）
    encoder_left_handle.Init.Prescaler = 0;               // 预分频器：不分频
    encoder_left_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; // 计数模式：向上（编码器模式下实际由脉冲方向决定）
    encoder_left_handle.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; // 时钟分频：不分频
    
    // 2. 编码器模式专属配置
    config.EncoderMode = TIM_ENCODERMODE_TI12;            // 编码器模式：TI1/TI2两路脉冲都参与计数
    // 通道1配置
    config.IC1Polarity = TIM_ICPOLARITY_RISING;           // 触发极性：上升沿
    config.IC1Selection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;       // 输入捕获映射：直接映射到TI1引脚
    config.IC1Prescaler = TIM_ICPSC_DIV1;                 // 输入预分频：不分频（每个脉冲都捕获）
    config.IC1Filter = 0xF;                               // 输入滤波器：15个定时器时钟周期滤波
    // 通道2配置（和通道1一致）
    config.IC2Polarity = TIM_ICPOLARITY_RISING;
    config.IC2Selection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;
    config.IC2Prescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
    config.IC2Filter = 0xF;
    
    // 3. 应用配置并启动编码器计数
    HAL_TIM_Encoder_Init(&encoder_left_handle, &config);  // 初始化编码器模式
    HAL_TIM_Encoder_Start(&encoder_left_handle, TIM_CHANNEL_ALL); // 启动所有通道计数
}

定时器编码器模式原理：

正交编码器输出 A/B 两相脉冲（相位差 90°），TIM2/TIM3 的 CH1/CH2 引脚分别接 A/B 相，定时器会根据 A/B 相的上升 / 下降沿自动增减计数 ------ 正转时计数增加，反转时计数减少，无需软件中断处理，硬件自动完成，效率极高。
TIM_ENCODERMODE_TI12：

编码器模式有 3 种：

TIM_ENCODERMODE_TI1：仅 TI1（A 相）脉冲触发计数；

TIM_ENCODERMODE_TI2：仅 TI2（B 相）脉冲触发计数；

TIM_ENCODERMODE_TI12：TI1 和 TI2 都触发（最常用，计数精度最高）。
Period = 65535：

16 位定时器的最大计数值是 65535，计数到 65535 后会溢出到 0（向上计数），或从 0 下溢到 65535（向下计数）；如果需要更大的计数范围，需在软件中处理溢出（后面扩展会讲）。
IC1Filter = 0xF：

编码器脉冲可能有电磁干扰导致毛刺，滤波器会 "平滑" 输入信号 ------ 只有当引脚电平稳定 15 个定时器时钟周期后，才认为是有效脉冲，滤除短于 15 个周期的毛刺。
Prescaler = 0：

预分频器值为 0 表示 "不分频"，定时器时钟 = APB1 时钟（STM32F4 中 APB1 最大 42MHz，F1 中 72MHz）；如果设置为 1，则每 2 个脉冲才计数 1 次，用于降低计数频率。

左边编码器会了，右边编码器同理

cpp 复制代码

void encoder_right_init(void)
{
    TIM_Encoder_InitTypeDef config = {0};
    
    encoder_right_handle.Instance = TIM3;
    encoder_right_handle.Init.Period = 65536 - 1;
    encoder_right_handle.Init.Prescaler = 0;
    encoder_right_handle.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    encoder_right_handle.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
    
    config.EncoderMode = TIM_ENCODERMODE_TI12;
    config.IC1Polarity = TIM_ICPOLARITY_RISING;
    config.IC1Selection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;
    config.IC1Prescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
    config.IC1Filter = 0xF;
    config.IC2Polarity = TIM_ICPOLARITY_RISING;
    config.IC2Selection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;
    config.IC2Prescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
    config.IC2Filter = 0xF;
    HAL_TIM_Encoder_Init(&encoder_right_handle, &config);
    HAL_TIM_Encoder_Start(&encoder_right_handle, TIM_CHANNEL_ALL);
}

MSP 初始化函数（HAL_TIM_Encoder_MspInit）

cpp 复制代码

void HAL_TIM_Encoder_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if(htim->Instance == TIM2)
    {
        __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();    // 使能TIM2时钟
        __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();   // 使能GPIOA时钟（TIM2_CH1=PA0，CH2=PA1）
        
        GPIO_InitTypeDef gpio_initstruct;
        gpio_initstruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1;  // TIM2_CH1=PA0，CH2=PA1
        gpio_initstruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;         // 输入模式（编码器脉冲是输入）
        gpio_initstruct.Pull = GPIO_PULLUP;             // 上拉电阻（编码器通常是开漏输出，需上拉）
        gpio_initstruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;   // 高速模式（适配编码器高频脉冲）
        HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_initstruct);
    }
    else if(htim->Instance == TIM3)
    {
        __HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE();    // 使能TIM3时钟
        __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();   // 使能GPIOA时钟（TIM3_CH1=PA6，CH2=PA7）
        
        GPIO_InitTypeDef gpio_initstruct;
        gpio_initstruct.Pin = GPIO_PIN_6 | GPIO_PIN_7;  // TIM3_CH1=PA6，CH2=PA7
        gpio_initstruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;         
        gpio_initstruct.Pull = GPIO_PULLUP;             
        gpio_initstruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;   
        HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_initstruct);
    }
}

HAL_TIM_Encoder_MspInit：
HAL 库把外设核心配置（如编码器模式、计数参数）和底层硬件配置（时钟、GPIO）分离

------HAL_TIM_Encoder_Init负责定时器功能配置，HAL_TIM_Encoder_MspInit负责 "MCU 硬件层" 配置（时钟、引脚），这个函数是 HAL 库的 "弱函数"，用户需要重写实现具体硬件配置。
GPIO_PULLUP：

正交编码器的输出引脚通常是开漏型（无内部上拉），如果不加外部上拉，必须配置 GPIO 内部上拉，否则引脚电平会悬空，导致计数乱跳。
引脚映射：

TIM2_CH1=PA0、CH2=PA1；TIM3_CH1=PA6、CH2=PA7 是 STM32 的 "默认复用功能映射"，如果需要改引脚，需配置 AFIO 复用映射（高级用法）。

编码器计数值读取函数

cpp 复制代码

int16_t encoder_left_get(void)
{
    int16_t temp = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&encoder_left_handle);  // 读取当前计数值
    __HAL_TIM_SET_COUNTER(&encoder_left_handle, 0);              // 清零计数器
    return temp;                                                  // 返回本次读取的增量值
}

__HAL_TIM_GET_COUNTER：

宏定义，直接读取定时器的 CNT 寄存器（计数寄存器），是硬件寄存器级别的操作，效率极高；
读取后清零的设计：

这种方式获取的是 "两次读取之间的脉冲增量"，适合计算电机的瞬时速度（速度 = 脉冲增量 / 时间间隔）；如果需要累计位置，不能清零，需记录累计值并处理溢出。

同理，右边编码器

cpp 复制代码

int16_t encoder_right_get(void)
{
    int16_t temp = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&encoder_right_handle);
    __HAL_TIM_SET_COUNTER(&encoder_right_handle, 0);
    return temp;
}

在main函数中使用

运行，打开串口调试助手

顺时针转，0→4→8→......变大，都是四的倍数

这是因为计数要计A的上升沿、A的下降沿、B的上升沿、B的下降沿

逆时针转，从0→65532（满量程，+4溢出变成0）

我如果想逆时针转是负数呢？

把u去掉就好了

试一试