1. 编码器种类及原理
    常见的编码器有两种，分别为光电编码器和霍尔编码器

1.1 光电编码器

如图，打孔码盘随电机进行旋转。每当光线穿过圆孔，输出电平就会改变，如此产生方波，测量方波的频率即可测出电机转速

1.2 霍尔编码器
现在的电机基本上都是霍尔编码器

霍尔编码器圆盘上分布有磁极，当圆盘随电机主轴转动时，会输出两路相位差90°的方波，用这两路方波可测出电机的转速和转向

2. 常用测速方法
2.1 倍频技术
霍尔编码器会输出两路方波信号，如果只在通道A的上升沿计数，那就是1倍频；通道A的上升、下降沿计数，那就是2倍频；如果在通道A、B的上升、下降沿计数，那就是4倍频

使用倍频可以最大程度地利用两路信号，提高测速的灵敏度

下面说的三种测速方法只是在软件计算上的区别，硬件上是没有改变的

2.1 M法测速

2.2 T法测速

2.3 M/T法测速

3. STM32实现编码器测速
3.1 CubeMax配置
为了进行测速，我们一共需要3个定时器，作用分别是：①输出PWM控制电机；②编码器输入进行测速；③计时，确定每次测速的时间间隔

具体配置如下：

TIM2：编码器输入定时器

这里开启了两个通道计数，就是上文倍频技术的4倍频

编码器模式下的定时器其实是个计数器，在编码器的脉冲到来时，Counter会相应地加和减，正转时加，反转时减，溢出后到达另一个极端值，比如说向上计数到达20001时会变成0

TIM3：PWM输出定时器

设置初始PWM频率为100Hz

TIM4：计时间隔定时器

设定为10Hz即1秒计算10次速度

最后要开启中断，并保证编码器定时器的中断优先级高于计时间隔定时器的中断优先级，避免编码器输入被间隔计时中断

设定为10Hz即1秒计算10次速度

最后要开启中断，并保证编码器定时器的中断优先级高于计时间隔定时器的中断优先级，避免编码器输入被间隔计时中断


其他基础配置不再赘述

3.2 接线
编码器电机、电机驱动（这里用的L298n）、STM32、电源（可以是12V电池）的接线如下

3.3 代码编写
encoder.h中的内容

#ifndef _ENCODER_H_

#define _ENCODER_H_



#include "stm32f1xx.h"



//电机1的编码器输入引脚

#define MOTO1_ENCODER1_PORT GPIOA

#define MOTO1_ENCODER1_PIN  GPIO_PIN_0

#define MOTO1_ENCODER2_PORT GPIOA

#define MOTO1_ENCODER2_PIN  GPIO_PIN_1



//定时器号

#define ENCODER_TIM htim2

#define PWM_TIM     htim3

#define GAP_TIM     htim4



#define MOTOR_SPEED_RERATIO 45u    //电机减速比

#define PULSE_PRE_ROUND 11 //一圈多少个脉冲

#define RADIUS_OF_TYRE 34 //轮胎半径，单位毫米

#define LINE_SPEED_C RADIUS_OF_TYRE * 2 * 3.14



#define RELOADVALUE __HAL_TIM_GetAutoreload(&ENCODER_TIM)    //获取自动装载值,本例中为20000

#define COUNTERNUM __HAL_TIM_GetCounter(&ENCODER_TIM)        //获取编码器定时器中的计数值



typedef struct _Motor

{

    int32_t lastCount;   //上一次计数值

    int32_t totalCount;  //总计数值

    int16_t overflowNum; //溢出次数

    float speed;         //电机转速

    uint8_t direct;      //旋转方向

}Motor;



#endif

encoder.c中的内容

#include "encoder.h"



Motor motor1;



void Motor_Init(void)

{

    HAL_TIM_Encoder_Start(&ENCODER_TIM, TIM_CHANNEL_ALL);      //开启编码器定时器

    __HAL_TIM_ENABLE_IT(&ENCODER_TIM,TIM_IT_UPDATE);           //开启编码器定时器更新中断,防溢出处理

    HAL_TIM_Base_Start_IT(&GAP_TIM);                       //开启10ms定时器中断

    HAL_TIM_PWM_Start(&PWM_TIM, TIM_CHANNEL_2);            //开启PWM

    HAL_TIM_PWM_Start(&PWM_TIM, TIM_CHANNEL_1);            //开启PWM

    __HAL_TIM_SET_COUNTER(&ENCODER_TIM, 10000);                //编码器定时器初始值设定为10000

    motor1.lastCount = 0;                                   //结构体内容初始化

    motor1.totalCount = 0;

    motor1.overflowNum = 0;                                  

    motor1.speed = 0;

    motor1.direct = 0;

}



void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)//定时器回调函数，用于计算速度

{

    if(htim->Instance==ENCODER_TIM.Instance)//编码器输入定时器溢出中断                    

    {      

        if(COUNTERNUM < 10000) motor1.overflowNum++;       //如果是向上溢出

        else if(COUNTERNUM >= 10000) motor1.overflowNum--; //如果是向下溢出

        __HAL_TIM_SetCounter(&ENCODER_TIM, 10000);             //重新设定初始值

    }

    else if(htim->Instance==GAP_TIM.Instance)//间隔定时器中断，是时候计算速度了

    {

        motor1.direct = __HAL_TIM_IS_TIM_COUNTING_DOWN(&ENCODER_TIM);//如果向上计数（正转），返回值为0，否则返回值为1

        motor1.totalCount = COUNTERNUM + motor1.overflowNum * RELOADVALUE;//一个周期内的总计数值等于目前计数值加上溢出的计数值

        motor1.speed = (float)(motor1.totalCount - motor1.lastCount) / (4 * MOTOR_SPEED_RERATIO * PULSE_PRE_ROUND) * 10;//算得每秒多少转

        //motor1.speed = (float)(motor1.totalCount - motor1.lastCount) / (4 * MOTOR_SPEED_RERATIO * PULSE_PRE_ROUND) * 10 * LINE_SPEED_C//算得车轮线速度每秒多少毫米

        motor1.lastCount = motor1.totalCount; //记录这一次的计数值

    }

}

这里用的是4倍频的M法测速，如果想使用T法测速，则需要对算法进行更改，以后再写吧

3.4 结果
现在将测得的速度值输出到串口，就可以看到电机的实时转速了