【嵌入式电机控制#8】编码器测速实战

一、编码器测速重要参数

        有刷电机编码器参数（其他的后面会慢慢提及，也可以在某宝看）

        1. 编码器分辨率（PPR）

        2. 编码器工作电压 

        3. 电机减速比 例如 30：1 指的就是电机减速轴转1圈，编码器转30圈。

        注意明确一个关系，大部分直流减速电机的机械结构，是编码器套在主轴，而电机轴是经过机械传动减速后转动的，所以我们把这类电机叫做减速电机。

        参数1和3到底有什么用呢？

        举个栗子，我们的编码器在VOFA上的测速结果为300RPM，而编码器接口配置为100方式计数，即四倍频，那么：

        电机减速转速  =  主轴转速  /  减速比

                                =  编码器转速 / 减速比

                  =  （计数器接收脉冲个数 / 四倍频 / PPR / 减速比）*  测速中断频率  

        实际代码中，还需要考虑时间单位s->min的换算

二、Encoder的HAL库函数

        （1）HAL_TIM_Encoder_Init()

        初始化定时器基础参数，以及编码器接口，如果用的是Cube则不需要编写。

        （2）HAL_TIM_Base_Start_IT()

        定时器外设若需要使用中断功能（比如编码本身和编码过程中断回调处理），则必须提前使能定时器base中断。

        （3）HAL_TIM_Encoder_Start()

        开启编码器接口通道，与PWM_start有异曲同工之妙。

        （4）定时器更新中断回调函数

         有两种处理方式，一种是单定时器中断，通过使用encoder本身的更新中断，当计数值达到ARR时候，自动进入中断处理测量的脉冲数。

         第二种是Encoder中断+其他定时器中断，通过其他定时器预设定的中断频率，来对速度采样频率进行自由的改动，不受编码器采样频率的限制，但如果中断频率设置过高会造成严重误差。

        （5）__HAL_TIM_IS_COUNTING_DOWN()

        在无CubeMX时，用于读取DIR位，进而判断计数方向。

        有Cube时，直接判断编码器反馈数值的正负。

三、Encoder的定时器配置

        （1）配置编码器模式

                TI1与TI2都检测，也就是四倍频

                

        （2）配置Encoder双输入通道参数

                理论上两个通道参数应该一致。

                因为是100法计数，根据功能表规则，我们的计算规则应该是上升沿有效，所以边沿极性选择为上升沿。

                IC采用直接选择

                分频因子不分频，如果分频了，那我们何必用四倍频呢？

                接下来，输入滤波器可以暂时先设置为10。它起到一个什么作用呢？

                通俗的讲，它把一个电平信号扫描十次，然后判断是否有高低反转的不稳定情况，如果信号不稳定，则丢弃这一帧。

                

                实际上，它是一个低通滤波器，对高频干扰信号做衰减。你的参数设置的越大，它扫描次数越多，过滤高频尖刺的能力也就更强，但芯片工作量也会随之增加。（滤波过程可以近似参考模拟线路的0.1uF的RC滤波器。图画的可能不标准，具体内容请见隔壁DSP）

                

                （3）中断方法1：Encoder更新中断

                我的这款主控找不到Encoder更新中断开启，可能是因为Cube封装了Encoder的更新中断的总计数值更新过程，如果要找得去ISR文件看看，下面介绍另外一种方法。

                （4）中断方法2：另开定时器进行中断

                为了节省资源，我选了基本定时器做定时器中断。

                这里设置中断频率为10Hz，也就是0.1s中断一次，对于我自己的外设来说效果比较理想，实际工程中需要不断调试 中断频率 和 PWM的ARR 去测试它的开环测量准确度。          

 四、实战例程

  （1）使能中断功能并开启编码器

                虽然我们没手写编码器的ISR，但是我们还是需要它的中断测量总计数值，它没有被禁用只是在后台默默的为我们计数。

		HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim6);HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);  HAL_TIM_Encoder_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_ALL);	

                 我们使用GetCounter函数来一段时间内的获取编码值，获取完立刻清零，不能放在其他位置，否则会因为其他轮询代码的运行造成结果偏小的误差（我们下一次中断还要用！）

                至于转速查看的方法，我不建议用串口打印，因为它背后调用了stdio库，运行速度肯定没有VOFA+的float协议来的快。

                VOFA+的标准用法，我会在补充章节分享。

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){if(htim==&htim6){printf("entered");int16_t val = (int16_t)__HAL_TIM_GetCounter(&htim2);__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim2, 0);float RPM =(float)((val/7.0/50.0/4.0)*600);Vofa_data(RPM);
//			printf("RPM: %.3f \r \n",RPM);
//    __HAL_TIM_SetCompare(&htim1, TIM_CHANNEL_1,BINMotor_SpeedtoPulse(BACK,L_AddPID.pwm_add));dc_motor_pwmset(RPM,&spdPID);}}