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上期內容我們介紹了定時器的PWM輸出功能，本期內容來介紹一下定時器的正交譯碼器功能（編碼器接口）。正交譯碼器是和正交編碼器外設配合使用的，可對編碼器輸入的脈沖進行計數(shù)進而實現(xiàn)速度測量，本期內容我們通過一個使用旋轉編碼器的計數(shù)小實驗，來初步了解它的應用方法。

系統(tǒng)環(huán)境

Windows 10-64bit

軟件平臺

NucleiStudio IDE 202102版

或 PlatformIO IDE

硬件需求

RV-STAR開發(fā)板

旋轉編碼器

正交編碼器

正交編碼器（Quadrature Encoder）是一種用于測量旋轉速度和方向的傳感器。常見的正交編碼器有兩個輸出信號：A信道和B信道。每個信道可以對運動進行測量并產生數(shù)字脈沖，這兩個脈沖的相位相差90度（因此稱為“正交”），這使得你可以根據(jù)它們判斷運動的方向，通過積分（累加）運算后，還可以用來測算距離。

上圖中，A和B分別連接到兩個傳感器單元上，黑白相間的圓環(huán)稱之為「柵格」。傳感器單元和柵格的實現(xiàn)方式有很多種，包括「反射式傳感器+反光率不同的柵格」「對射式傳感器+鏤空光柵」「霍爾傳感器+磁極圓環(huán)」「觸點+導軌」等。

本次實驗中，我們使用的是下圖所示的市面上常見的旋轉編碼器（數(shù)字電位器）:

GD32VF103的正交譯碼器

正交譯碼器功能使用TIMERx_CH0和TIMERx_CH1引腳生成的CI0和CI1正交信號各自相互作用產生計數(shù)值。通過設置SMC=0x01、0x02或0x03來選擇是僅由CI0、僅由CI1、或者由CI0和CI1來決定定時器的計數(shù)方向。在每個方向選擇源的電平改變期間，DIR位是由硬件自動改變的。計數(shù)器計數(shù)方向改變的機制如下方的圖表所示。

正交譯碼器可以當作一個帶有方向選擇的外部時鐘，這意味著計數(shù)器會在0和自動加載值之間連續(xù)地計數(shù)。因此，用戶必須在計數(shù)器開始計數(shù)前配置TIMERx_CAR寄存器。

實驗部分

首先需要參照如下的示意圖，對RV-STAR開發(fā)板和旋轉編碼器進行連線：

然后在集成開發(fā)環(huán)境中創(chuàng)建一個新工程，開始編寫代碼。

首先需要對定時器的編碼器接口進行配置，我們使用的是TIMER2的編碼器接口，對應的是PA6和PA7引腳，首先要使能它們的外設時鐘和復用時鐘，然后配置為浮空輸入模式。

接著需要創(chuàng)建定時器初始化參數(shù)結構體，對定時器的功能進行配置，其中需要注意的是要將結構體參數(shù)的預分頻系數(shù)設為0，周期設為10000（即定時器的自動加載值，也可以設為其他值），然后需要將定時器的模式設置為TIMER_ENCODER_MODE2（編碼器模式，使用CI0和CI1計數(shù)），然后將定時器的計數(shù)值配置為5000（這樣讀取定時器計數(shù)的初值就是5000），最后使能TIMER2。

相關代碼實現(xiàn)如下：

void encoder_init()
{
    /* TIMER2_CH0 - PA6, TIMER2_CH1 - PA7 */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
    rcu_periph_clock_enable(RCU_AF);
    gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_IN_FLOATING, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_6 | GPIO_PIN_7);

rcu_periph_clock_enable(RCU_TIMER2);
timer_deinit(TIMER2);

    /* initialize TIMER init parameter struct */
    timer_parameter_struct timer_initpara;
    timer_struct_para_init(&timer_initpara);
    /* TIMER2 configuration */
    timer_initpara.prescaler = 0;
    timer_initpara.alignedmode = TIMER_COUNTER_EDGE;
    timer_initpara.counterdirection = TIMER_COUNTER_UP;
    timer_initpara.period = 10000; /* set auto-reload value */
    timer_initpara.clockdivision = TIMER_CKDIV_DIV1;
    timer_init(TIMER2, &timer_initpara);

    /* select the encoder mode */
    timer_slave_mode_select(TIMER2, TIMER_ENCODER_MODE2);
    timer_counter_value_config(TIMER2, 5000); /* config the initial value */

timer_enable(TIMER2);
}

本次實驗，我們通過串口的打印輸出來查看編碼器的計數(shù)值，因此在主程序中需要對串口進行初始化，然后在循環(huán)體中，每次讀取依次定時器的計數(shù)值，再打印輸出到串口。

int main()
{
encoder_init();
gd_com_init(GD32_COM0);

    int counter = 0;
    while (1) {
        counter = timer_counter_read(TIMER2);
        printf("Counter: %dn", counter);

delay_1ms(500);
}
}

代碼編寫完成后，進行編譯和上傳，然后打開串口終端（波特率115200），可以查看到在串口終端中輸出定時器的初值為5000：