STM32CubeMX笔记（10）--定时器TIM4的Encoder Mode（编码器模式）使用

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1、编码器相关知识

1.1 相关编码器的知识点：

机器人开发过程中，对于直流电机来说，编码器至关重要，它不仅可以使我们对电极进行精确的速度闭环，位置闭环，还可以通过时间积分，根据运动学关系，获得速度、位置等信息

STM32的定时器有编码器模式，大大的方便我们的开发。使用STM32cubeMX配置工具，使得这个过程变得无比简单

该笔记中使用STM32cubeMX 开发配置编码器，STM32定时器编码器模式（Encoder Mode），使用定时器TIM4编码器模式读取编码器的值，做闭环控制

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1.2 STM32相关定时器编码器模式（Encoder Mode）的知识点：

stm32使用手册可以看到如下的配置，和图片。基本上程序也是这样去设置的相关寄存器的。

如果TI1和TI2分别接电机的A相和B相的话，那么，当电机正转的时候，如下图计数器回想上计数，反转的时候会向下计数，注意了这个向下计数并不会出现负的值，依旧是从（0-ARR）计数。
这种模式的好处：1.上升沿和下降沿都会计数，所以被软件4倍频了。2.当某一相有毛刺的时候，计数器会在硬件上停止计数。

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2、STM32CubeMX引脚设置和代码生成

2.1 相关STM32CubeMX生成代码配置如下：

2.1.1 配置定时器TIM4的编码器模式

• 1、设置定时器TIM4的Combined Channels的选项为Encoder Mode，编码器模式；
• 2、设置定时器TIM4相关参数：PSC：0 ； Counter：65535 （设置计数器的值为65535，最大值）；

2.1.2 配置定时器TIM4的编码器模式相关参数

• 1、在参数配置中的Econder Mode中选择Econder Mode TI1 and TI2；
• 2、在TI1、TI2的选项中选择Rising Edge上升沿计数；
• 3、选择GPIO模式配置，配置定时器两个GPIO引脚模式，全部改成Pull-Up，即上拉模式，主要用于没有外部上拉的编码器读取时，可以确定引脚电平，防止出错；

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配置定时器TIM4的编码器模式

编码器模式配置

定时器引脚设置上拉模式

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3、编写相关的C函数文件

3.1、相关定时器的Encoder Mode配置函数开启：

1）添加定时器4的通道1和通道2的Encoder Mode开启使能函数，放置于到main.c中的用户代码区。
定时器TIM4的Encoder Mode（编码器模式）使用的是TIM4的通道1和通道2；

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/* USER CODE BEGIN 2 */
	HAL_TIM_Encoder_Start(&htim4,TIM_CHANNEL_1 | TIM_CHANNEL_2);
/* USER CODE END 2 */

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3.2、编码器数据的读取使用

2）编码器数据的读取使用：
在循环中调用 __HAL_TIM_IS_TIM_COUNTING_DOWN 可以获得当前电机的转向 0为正、1为负；
在循环中调用 __HAL_TIM_GET_COUNTER 获取计数器的计数值，即编码器的脉冲数；

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    
    
		int 	Direction = __HAL_TIM_IS_TIM_COUNTING_DOWN(&htim4);   //读取电机转动方向
		int CaptureNumber =	(short)__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim4);	  //读取编码器数据
		__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim4) = 0;							  //计数器值重新置位
		
		UART1_printf_DMA("Direction is %d \r\n",Direction);
		HAL_Delay(10);
		UART1_printf_DMA("CaptureNumber is %d \r\n",CaptureNumber);
		HAL_Delay(500);

    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */

以下代码与上面代码片相同，直接使用读取寄存器的值，进行读取编码器数据；

	int CaptureNumber= (short)TIM4 -> CNT; //读取定时器2的计数值
	TIM4 -> CNT=0;                   	   //清零计数
	UART1_printf_DMA("Encoder_TIM is %d \r\n",CaptureNumber);
	HAL_Delay(500);

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3.3、使用(short)强制类型转换，编码器数据正负处理

使用(short)强制类型转换，读取编码器数据正负

上面这样传进去要读的定时器，返回的是相关编码器的速度值。但是为什么，会是一个负数呢。计数器只能计数（0-ARR）；
注意看上面使用了强制类型转换。把寄存器的值读出来了之后，转换成了short型（2字节，32位系统下），范围为（-32768-32767），此时当我们把计数器的初始值设置为0之后，如果出现反转，它就会从0开始向下计数（0,65535,65534，…）但是经过强制类型转换之后就变成了（0，-1，-2，…）。

short的表示范围（-32768-32767），也就是说当读出来的值为（32767, 32768, 32769，…,65535,65536,65537…）的时候会因为溢出而转换为
（32767,-32768,-32767,…, -1, ,0, , 1）就这样不断地循环下去。所以我们的电机反转的时候读出的数就是反方向的速度值。而不必用65535去减去读出的值再加上负号才可以的到方便观察的值。只需要一个强制类型转换就可以了。

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3.4、编码器数据读取函数整理

可以根据下面的代码片改成自己的代码风格

int Read_Encoder(u8 TIMX)
{
    
    
   int Encoder_TIM;    
   switch(TIMX)
	 {
    
    
	     case 2:   Encoder_TIM = (short)TIM2 -> CNT;   TIM2 -> CNT=0;	 break;
		 case 3:   Encoder_TIM = (short)TIM3 -> CNT;   TIM3 -> CNT=0;	 break;	
		 case 4:   Encoder_TIM = (short)TIM4 -> CNT;   TIM4 -> CNT=0;	 break;	
		 default:  Encoder_TIM = 0;
	 }
		return Encoder_TIM;
}

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4、编译工程文件，使用ST-Link烧录，测试定时器TIM4的Encoder Mode（编码器模式）使用

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