一、编码器基础知识

编码器是一种将机械旋转转换为数字信号的设备。在工业自动化领域，编码器通常被用于位置、速度和方向测量，以及轴的位置控制。编码器的类型有很多，包括光学编码器和磁性编码器。光学编码器通常使用基于光学传感器，在编码器内部生成脉冲。而磁性编码器通常使用基于霍尔元件的磁性传感器，测量内部的磁场来生成脉冲。

二、STM32编码器概述

STM32编码器是一种可以通过计数器捕获输入脉冲的STM32芯片。在编码器的引脚上面，输入两个相位差异为90度的脉冲，并将这些脉冲连接到STM32芯片上的TIM通道。当引脚上面的脉冲达到指定的门限时，编码器可以产生一个计数器更新事件，并使编码器计数器的值加1或减1。

三、STM32编码器使用方法

1. 捕获模式配置

首先需要在STM32芯片上启用捕获模式。捕获模式是一种可以用来捕捉输入脉冲的定时器模式。通过捕获模式，可以捕捉到输入脉冲的上升沿和下降沿，从而计算出编码器计数器的值。在使用捕获模式之前，需要对计时器进行配置，配置方法如下：

void TIM_Configuration(void)
{
  TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
  TIM_ICInitTypeDef  TIM_ICInitStructure;

  /* 初始化定时器 TIM4 */
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xFFFF;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
  TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);

  /* 配置定时器 TIM4 通道1 */
  TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //输入极性
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x0;
  TIM_ICInit(TIM4, &TIM_ICInitStructure);

  TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_CC1, ENABLE); // 通道1捕获中断允许
  TIM_Cmd(TIM4, ENABLE); //定时器 TIM4 开始工作
}

2. TIM中断处理函数编写

在捕获模式下，通过TIM中断处理函数来实现对输入脉冲的捕获。在处理函数中，可以通过判断输入脉冲的上下降沿来改变编码器计数器的值。处理函数代码如下：

void TIM4_IRQHandler(void)
{
  if(TIM_GetITStatus(TIM4, TIM_IT_CC1) == SET) {
    if(TIM_GetFlagStatus(TIM4, TIM_FLAG_CC1) == SET) {
      TIM_ClearFlag(TIM4, TIM_FLAG_CC1);
      if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_6) == GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_7)) {
        encoder_value ++;
      } else {
        encoder_value --;
      }
    }
  }
}

3. 计算旋转方向

在使用编码器时，很重要的一步是要计算出旋转的方向。旋转方向可以通过捕捉两个相位差异为90度的脉冲来判断。但是，如果编码器在旋转时速度太快，有可能造成丢失脉冲的情况。为了解决这个问题，可以使用脉冲宽度调制（PWM）信号来进行方向判断。编码器模块将在每次捕获到脉冲时生成一些PWM信号。通过读取这些PWM信号，可以判断出旋转方向。代码如下：

void TIM3_IRQHandler(void)
{
  if(TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) == SET) {
    TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);

    if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE, GPIO_Pin_9) == GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE, GPIO_Pin_11)) {
      enc->dir = CW;
    } else {
      enc->dir = CCW;
    }
  }
}

四、编码器在自驾车中的应用

在自驾车中，编码器被广泛应用于轮子的位置、速度测量和转向角度测量。编码器与陀螺仪一起使用，可以实现对自驾车运动状态的准确感知。例如，在编码器和陀螺仪的帮助下，可以将自驾车沿着预定路线移动，并确保其保持在正确的位置和方向上。

五、总结

通过对STM32编码器的详细阐述，我们了解到STM32编码器的工作原理和使用方法。在实际应用中，编码器可以发挥重要作用，帮助我们感知物体的位置、速度和方向，从而实现更加准确和可控的运动。