编码器驱动

本节介绍

📝本节您将学习如何使用 MSPM0G3507 的 keil 环境通过电机上的编码器，检测电机的速度。

🏆本章⽬标

1️⃣明白编码器的测速原理；

2️⃣明白如何通过配置引脚的外部中断外设，获取编码器的数据；

编码器原理

该项目的电机编码器使用的是 霍尔编码器。霍尔编码器由码盘和霍尔元件组成。霍尔码盘与电机主轴同轴，码盘上等分的分布有多个磁极，电机转动时，霍尔元件会输出若干个脉冲信号，我们正是利用这些脉冲信号实现电机的测速和电机转向的判断。

如何实现测速

"电机转动时，霍尔元件会输出若干个脉冲信号"

当电机转的慢的时候，这个脉冲的输出速度就慢；
当电机转的快的时候，这个脉冲的输出速度就快；

那么我们就可以取固定时间内脉冲数的变化，来确定电机速度。

举个例子

我实时获取着编码器的脉冲数。然后，我每隔 1S 才取出这个脉冲数，取出后清零脉冲数。

我第一次 1S 的速度是 100 个脉冲，第二次 1S 的速度是 150 个脉冲，第三次 1S 的速度是 200 个脉冲。

这样的变化就可以知道速度是在变快的了。单位是脉冲/S。

如何判断转向

编码器的 A相和 B相相位差 90°，就可以用于判断旋转方向（通过哪个信号先跳变）。比如我设置了 A相的上升沿中断。

当A相上升沿触发时，如果 B相当前处于低电平，则是顺时针旋转；
当A相上升沿触发时，如果 B相当前处于高电平，则是逆时针旋转；

这里仅为举例，电机具体的旋转方向那一边是顺那一边是逆，是由你写代码的说的算。如果要更精准的检测，那就A相B相都开启中断检测，双倍脉冲值。

硬件连接

编码器与开发板的引脚连接表：

编码器	开发板
GND	GND
A	B00
B	B01
VCC	3V3

原理图中的 U13 是为了兼容其他电机的编码器线序，不可将本案例的电机编码器接到 U13 接口。

按照 编码器原理 小节的说明，我们要实现测速和方向判断那就需要实现引脚的外部中断 + 定时器功能。

驱动方法

工程创建

复制粘贴上一个章节的工程，并重新命名为 05_encoder_driver 。

在新工程下的 harware 文件夹中，新建两个文件 hw_encoder.c 和 hw_encoder.h 。然后打开该工程，往工程下的 hardware 虚拟文件夹添加新建的 .c 文件。

在工程下的 middle 文件夹中，新建两个文件 mid_timer.c 和 mid_timer.h 。然后在keil中往工程下的 middle 虚拟文件夹添加新建的 .c 文件。

更新工程的头文件路径为该工程的路径。

引脚配置

打开工程的 .syscfg 文件，再打开图形化代码生成工具，配置编码器对应的 A相和 B相引脚为输入模式，并都开启上升沿中断，中断优先级为最高。

再配置一个定时器用于测速。设置为周期的计数模式，开启 20ms 的中断，中断优先级为最低。

获取编码器脉冲

往 hw_encoder.c 文件中加入以下hw_encoder.c选项页的代码，往 hw_encoder.h 文件中加入以下hw_encoder.h选项页的代码：

以下代码实现了编码器的脉冲计数 + 方向判断。

hw_encoder.chw_encoder.h

#include "hw_encoder.h"

static ENCODER_RES motor_encoder;

//编码器初始化
void encoder_init(void)
{
	//编码器引脚外部中断
	NVIC_ClearPendingIRQ(GPIOB_INT_IRQn);
	NVIC_EnableIRQ(GPIOB_INT_IRQn);
}

//获取编码器的值
int get_encoder_count(void)
{
	return motor_encoder.count;
}
//获取编码器的方向
ENCODER_DIR get_encoder_dir(void)
{
	return motor_encoder.dir;
}

//编码器数据更新
//请间隔一定时间更新
void encoder_update(void)
{
	motor_encoder.count = motor_encoder.temp_count;

	//确定方向
	motor_encoder.dir = ( motor_encoder.count >= 0 ) ? FORWARD : REVERSAL;

	motor_encoder.temp_count = 0;//编码器计数值清零
}

//外部中断处理函数
void GROUP1_IRQHandler(void)
{
	uint32_t gpio_status;

	//获取中断信号情况
	gpio_status = DL_GPIO_getEnabledInterruptStatus(GPIO_ENCODER_PORT, GPIO_ENCODER_PIN_A_PIN | GPIO_ENCODER_PIN_B_PIN);
	//编码器A相上升沿触发
	if((gpio_status & GPIO_ENCODER_PIN_A_PIN) == GPIO_ENCODER_PIN_A_PIN)
	{
		//如果在A相上升沿下，B相为低电平
		if(!DL_GPIO_readPins(GPIO_ENCODER_PORT,GPIO_ENCODER_PIN_B_PIN))
		{
			motor_encoder.temp_count--;
		}
		else
		{
			motor_encoder.temp_count++;
		}
	}//编码器B相上升沿触发
	else if((gpio_status & GPIO_ENCODER_PIN_B_PIN)==GPIO_ENCODER_PIN_B_PIN)
	{
		//如果在B相上升沿下，A相为低电平
		if(!DL_GPIO_readPins(GPIO_ENCODER_PORT,GPIO_ENCODER_PIN_A_PIN))
		{
			motor_encoder.temp_count++;
		}
		else
		{
			motor_encoder.temp_count--;
		}
	}
	//清除状态
	DL_GPIO_clearInterruptStatus(GPIO_ENCODER_PORT,GPIO_ENCODER_PIN_A_PIN|GPIO_ENCODER_PIN_B_PIN);
}

#ifndef _HW_ENCODER_H_
#define _HW_ENCODER_H_

#include "ti_msp_dl_config.h"

typedef enum {
    FORWARD,  // 正向
    REVERSAL  // 反向
} ENCODER_DIR;

typedef struct {
    volatile long long temp_count; //保存实时计数值
    int count;         						 //根据定时器时间更新的计数值
    ENCODER_DIR dir;            	 //旋转方向
} ENCODER_RES;


void encoder_init(void);
int get_encoder_count(void);
ENCODER_DIR get_encoder_dir(void);
void encoder_update(void);

#endif

往 hw_timer.c 文件中加入以下hw_timer.c选项页的代码，往 hw_timer.h 文件中加入以下hw_timer.h选项页的代码：

以下代码实现了编码器的固定时间内的速度记录，并将按键扫描的代码从 main 函数中放到了这里，更加方便按键的事件管理。

hw_timer.chw_timer.h

#include "mid_timer.h"
#include "hw_encoder.h"
#include "mid_button.h"

void timer_init(void)
{
    //定时器中断
	NVIC_ClearPendingIRQ(TIMER_TICK_INST_INT_IRQN);
	NVIC_EnableIRQ(TIMER_TICK_INST_INT_IRQN);
}

//电机编码器脉冲计数
void TIMER_TICK_INST_IRQHandler(void)
{
	//20ms归零中断触发
	if( DL_TimerA_getPendingInterrupt(TIMER_TICK_INST) == DL_TIMER_IIDX_ZERO )
	{
		//编码器更新
		encoder_update();

		//按键扫描+事件管理
		flex_button_scan();

	}
}

#ifndef	__MID_TIMER_H__
#define __MID_TIMER_H__

#include "ti_msp_dl_config.h"


void timer_init(void);

#endif