STM32--编码器（E6B2-CWZ1X）

特性	说明
输出类型	NPN 集电极开路输出（需外接上拉电阻到 3.3V/5V，兼容 STM32 电平）
输出相	A 相、B 相（正交脉冲）+ Z 相（零位脉冲，每转 1 个）
分辨率	常见 100P/R、200P/R、360P/R、500P/R、1000P/R（每转脉冲数，可四倍频）
供电电压	DC5~12V（推荐 5V 供电，和 STM32 共地）
响应频率	最高 100kHz（满足大部分低速 / 中速旋转场景）

2. 正交编码核心原理（A/B 相）

E6B2-CWZ1X 的 A、B 相输出相位差 90° 的方波脉冲（正交信号），通过相位差判断旋转方向，通过脉冲数计算旋转角度 / 圈数：

正转：A 相超前 B 相 90°（比如 A 相上升沿时，B 相为低电平）；
反转：B 相超前 A 相 90°（比如 A 相上升沿时，B 相为高电平）；
脉冲计数：每一个 A/B 相的跳变都代表旋转了一个最小角度（分辨率越高，角度精度越高）。

方向判断示意图

3. Z 相（零位脉冲）作用

Z 相每旋转一圈输出1 个窄脉冲，用于：

清零计数寄存器，实现 "绝对零位" 校准；
计算旋转的总圈数（每检测到 1 个 Z 相脉冲，圈数 + 1/-1）。

4. NPN 集电极开路输出特性

E6B2-CWZ1X 的输出引脚为 NPN 三极管集电极，默认悬空，需外接4.7KΩ 上拉电阻到 3.3V（STM32 电平）：

编码器输出低电平：三极管导通，引脚拉到 GND；
编码器输出高电平：三极管截止，引脚通过上拉电阻到 3.3V；
无外部上拉时，引脚电平不确定，无法检测脉冲。

二、接线方式

E6B2-CWZ1X 引脚	STM32 引脚	硬件说明
VCC	DC5V	编码器供电（不能接 3.3V，需 5V）
GND	STM32 GND	必须共地，否则脉冲信号不稳定
A 相	PA0（TIM2_CH1）	接 4.7KΩ 上拉电阻到 3.3V，NPN 输出需上拉
B 相	PA1（TIM2_CH2）	同上
Z 相	PA2（EXTI2）	同上（可选，用于零位校准）

三、软件程序

头文件（encoder_e6b2.h）

复制代码

#ifndef __ENCODER_E6B2_H
#define __ENCODER_E6B2_H

#include "stm32f4xx.h"

// ==================== 编码器参数配置 ====================
#define ENCODER_RESOLUTION  1000    // E6B2-CWZ1X分辨率（P/R，根据实际型号修改）
#define ENCODER_TIM         TIM2    // 选用的定时器（TIM2/TIM3/TIM4等支持编码器模式）
#define ENCODER_TIM_CLK     RCC_APB1Periph_TIM2
#define ENCODER_PPR         (ENCODER_RESOLUTION * 4) // 四倍频后每转脉冲数（提高精度）

// ==================== 引脚定义 ====================
// A相：TIM2_CH1 → PA0
#define ENCODER_A_GPIO_PORT  GPIOA
#define ENCODER_A_GPIO_PIN   GPIO_Pin_0
#define ENCODER_A_GPIO_CLK   RCC_AHB1Periph_GPIOA
#define ENCODER_A_GPIO_AF    GPIO_AF_TIM2
#define ENCODER_A_GPIO_SRC   GPIO_PinSource0

// B相：TIM2_CH2 → PA1
#define ENCODER_B_GPIO_PORT  GPIOA
#define ENCODER_B_GPIO_PIN   GPIO_Pin_1
#define ENCODER_B_GPIO_CLK   RCC_AHB1Periph_GPIOA
#define ENCODER_B_GPIO_AF    GPIO_AF_TIM2
#define ENCODER_B_GPIO_SRC   GPIO_PinSource1

// Z相：EXTI2 → PA2（可选）
#define ENCODER_Z_GPIO_PORT  GPIOA
#define ENCODER_Z_GPIO_PIN   GPIO_Pin_2
#define ENCODER_Z_GPIO_CLK   RCC_AHB1Periph_GPIOA
#define ENCODER_Z_EXTI_LINE  EXTI_Line2
#define ENCODER_Z_EXTI_PORT  EXTI_PortSourceGPIOA
#define ENCODER_Z_EXTI_PIN   EXTI_PinSource2
#define ENCODER_Z_IRQn       EXTI2_IRQn

// ==================== 函数声明 ====================
void Encoder_E6B2_Init(void);                // 编码器初始化（TIM编码器模式+Z相中断）
int32_t Encoder_Get_Count(void);             // 获取当前脉冲计数值
void Encoder_Clear_Count(void);              // 清零脉冲计数值
float Encoder_Get_Angle(void);               // 获取当前旋转角度（°）
int32_t Encoder_Get_Revolutions(void);       // 获取旋转圈数（带方向）
int8_t Encoder_Get_Direction(void);          // 获取旋转方向（1=正转，-1=反转，0=静止）

#endif

源文件（encoder_e6b2.c）

复制代码

#include "encoder_e6b2.h"
#include "stm32f4xx_tim.h"
#include "stm32f4xx_exti.h"
#include "stm32f4xx_syscfg.h"

// 全局变量：旋转圈数（Z相中断更新）
static int32_t g_encoder_revolutions = 0;

/**
 * @brief  配置编码器A/B相引脚（复用为TIM编码器接口）
 */
static void Encoder_GPIO_Config(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    
    // 1. 使能GPIO时钟
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(ENCODER_A_GPIO_CLK | ENCODER_B_GPIO_CLK | ENCODER_Z_GPIO_CLK, ENABLE);
    
    // 2. 配置A/B相：复用功能输入（上拉，匹配NPN输出）
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;         // 复用功能
    GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;         // 上拉（匹配NPN集电极开路）
    GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;       // 推挽（复用模式无影响）
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;   // 高速（匹配100kHz脉冲）
    
    // 配置A相
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = ENCODER_A_GPIO_PIN;
    GPIO_Init(ENCODER_A_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
    GPIO_PinAFConfig(ENCODER_A_GPIO_PORT, ENCODER_A_GPIO_SRC, ENCODER_A_GPIO_AF);
    
    // 配置B相
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = ENCODER_B_GPIO_PIN;
    GPIO_Init(ENCODER_B_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
    GPIO_PinAFConfig(ENCODER_B_GPIO_PORT, ENCODER_B_GPIO_SRC, ENCODER_B_GPIO_AF);
    
    // 3. 配置Z相：外部中断输入（上拉）
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;         // 输入模式
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = ENCODER_Z_GPIO_PIN;
    GPIO_Init(ENCODER_Z_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
}

/**
 * @brief  配置Z相外部中断（零位清零）
 */
static void Encoder_Z_EXTI_Config(void)
{
    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
    
    // 1. 使能SYSCFG时钟（外部中断必需）
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE);
    
    // 2. 连接EXTI线到GPIO引脚
    SYSCFG_EXTILineConfig(ENCODER_Z_EXTI_PORT, ENCODER_Z_EXTI_PIN);
    
    // 3. 配置EXTI
    EXTI_InitStruct.EXTI_Line = ENCODER_Z_EXTI_LINE;
    EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;   // 中断模式
    EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;// 上升沿触发（Z相脉冲为高电平窄脉冲）
    EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE;
    EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);
    
    // 4. 配置NVIC（中断优先级）
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = ENCODER_Z_IRQn;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; // 抢占优先级1
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;        // 子优先级0
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
}

/**
 * @brief  配置TIM编码器模式
 */
static void Encoder_TIM_Config(void)
{
    TIM_EncoderInitTypeDef TIM_EncoderInitStruct;
    
    // 1. 使能定时器时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(ENCODER_TIM_CLK, ENABLE);
    
    // 2. 复位定时器配置
    TIM_DeInit(ENCODER_TIM);
    
    // 3. 编码器模式配置
    TIM_EncoderInitStruct.TIM_EncoderMode = TIM_EncoderMode_TI12; // 同时检测TI1/TI2跳变（四倍频）
    TIM_EncoderInitStruct.TIM_IC1Polarity = TIM_IC1Polarity_Rising; // TI1上升沿有效
    TIM_EncoderInitStruct.TIM_IC1Selection = TIM_IC1Selection_DirectTI; // 直接连接到TI1
    TIM_EncoderInitStruct.TIM_IC1Prescaler = TIM_ICPSC_DIV1; // 不分频
    TIM_EncoderInitStruct.TIM_IC1Filter = 0x0F; // 滤波（减少干扰，0x0F为最大滤波）
    
    TIM_EncoderInitStruct.TIM_IC2Polarity = TIM_IC2Polarity_Rising; // TI2上升沿有效
    TIM_EncoderInitStruct.TIM_IC2Selection = TIM_IC2Selection_DirectTI;
    TIM_EncoderInitStruct.TIM_IC2Prescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
    TIM_EncoderInitStruct.TIM_IC2Filter = 0x0F;
    
    TIM_EncoderInterfaceConfig(ENCODER_TIM, &TIM_EncoderInitStruct);
    
    // 4. 设置计数器范围（32位，无需溢出处理）
    TIM_SetAutoreload(ENCODER_TIM, 0xFFFFFFFF); // 最大计数值
    TIM_SetCounter(ENCODER_TIM, 0);             // 初始计数清零
    
    // 5. 使能定时器
    TIM_Cmd(ENCODER_TIM, ENABLE);
}

/**
 * @brief  E6B2-CWZ1X编码器初始化（整合所有配置）
 */
void Encoder_E6B2_Init(void)
{
    Encoder_GPIO_Config();      // 引脚配置
    Encoder_TIM_Config();       // 定时器编码器模式
    Encoder_Z_EXTI_Config();    // Z相中断配置
}

/**
 * @brief  获取当前脉冲计数值（带方向，正转+，反转-）
 * @retval 32位计数值（范围：-2^31 ~ 2^31-1）
 */
int32_t Encoder_Get_Count(void)
{
    // TIM2计数器为16位？F4的TIM2是32位，直接读取
    return (int32_t)TIM_GetCounter(ENCODER_TIM);
}

/**
 * @brief  清零脉冲计数值
 */
void Encoder_Clear_Count(void)
{
    TIM_SetCounter(ENCODER_TIM, 0);
}

/**
 * @brief  获取当前旋转角度（°）
 * @retval 角度值（范围：-360° ~ +∞，正转为正，反转为负）
 */
float Encoder_Get_Angle(void)
{
    int32_t count = Encoder_Get_Count();
    // 角度 = 计数值 / 每转脉冲数 * 360°
    return (float)count / ENCODER_PPR * 360.0f;
}

/**
 * @brief  获取旋转圈数（带方向）
 * @retval 圈数（正转+，反转-）
 */
int32_t Encoder_Get_Revolutions(void)
{
    return g_encoder_revolutions;
}

/**
 * @brief  获取旋转方向
 * @retval 1：正转，-1：反转，0：静止
 */
int8_t Encoder_Get_Direction(void)
{
    // TIM_GetFlagStatus：判断计数器方向（TIM_FLAG_DIR：方向标志位）
    if(TIM_GetFlagStatus(ENCODER_TIM, TIM_FLAG_DIR) != RESET)
    {
        return -1; // 反转（计数器递减）
    }
    else
    {
        // 检测是否静止（计数值无变化，可选）
        static int32_t last_count = 0;
        int32_t current_count = Encoder_Get_Count();
        if(current_count == last_count)
        {
            last_count = current_count;
            return 0; // 静止
        }
        last_count = current_count;
        return 1; // 正转（计数器递增）
    }
}

/**
 * @brief  Z相中断服务函数（零位清零，更新圈数）
 */
void EXTI2_IRQHandler(void)
{
    if(EXTI_GetITStatus(ENCODER_Z_EXTI_LINE) != RESET)
    {
        // 根据旋转方向更新圈数
        if(Encoder_Get_Direction() == 1)
        {
            g_encoder_revolutions++;
        }
        else if(Encoder_Get_Direction() == -1)
        {
            g_encoder_revolutions--;
        }
        
        // 清零脉冲计数（回到零位）
        Encoder_Clear_Count();
        
        // 清除中断标志位
        EXTI_ClearITPendingBit(ENCODER_Z_EXTI_LINE);
    }
}

测试代码（main.c）

复制代码

#include "stm32f4xx.h"
#include "encoder_e6b2.h"
#include "delay.h"
#include "stdio.h"

// 重定向printf到串口1（用于打印编码器数据）
int fputc(int ch, FILE *f)
{
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
    return ch;
}

int main(void)
{
    // 系统初始化
    SystemInit();
    // 延时初始化（SysTick）
    SysTime_Init();
    // 编码器初始化
    Encoder_E6B2_Init();
    
    // 清零初始计数
    Encoder_Clear_Count();
    
    while(1)
    {
        // 读取编码器数据
        int32_t count = Encoder_Get_Count();
        float angle = Encoder_Get_Angle();
        int32_t revolutions = Encoder_Get_Revolutions();
        int8_t dir = Encoder_Get_Direction();
        
        // 串口打印（波特率115200）
        printf("计数值：%d | 角度：%.2f° | 圈数：%d | 方向：%s\r\n",
               count, angle, revolutions,
               dir == 1 ? "正转" : (dir == -1 ? "反转" : "静止"));
        
        // 500ms打印一次
        Delay_Ms(500);
    }
}

关键注意事项！！！！

定时器选择 ：
- STM32F4 的 TIM2/TIM3/TIM4/TIM5 是 32 位定时器，适合长时间计数（无溢出）；TIM1/TIM8 是 16 位，需注意溢出处理。
滤波配置 ：
- TIM_EncoderInitStruct.TIM_IC1Filter = 0x0F;：增加输入滤波，减少电磁干扰导致的误计数（工业场景必配）。
中断优先级 ：
- Z 相中断优先级需高于普通任务，避免零位脉冲丢失。
供电与共地 ：
- 编码器 VCC 接 5V，STM32 接 3.3V，必须共地，否则脉冲信号会有电平偏移。

总结

E6B2-CWZ1X 核心原理：通过 A/B 相正交脉冲的相位差判断旋转方向，脉冲数计算角度 / 圈数，Z 相实现零位校准，NPN 集电极开路输出需上拉；
STM32 驱动核心：使用定时器编码器接口自动解码正交脉冲，无需手动处理中断，CPU 占用低，精度高；
关键要点：引脚配置为上拉输入（适配 NPN 输出），开启四倍频提升精度，Z 相中断实现零位清零，32 位定时器避免计数溢出。