Question

根据我对STM32的了解，我有点不确定解决问题的最佳方法是什么。我想用一个集成的霍尔编码器测量电机的速度和位置，每个旋转6400个上升/下降沿，分成两个通道（一个CH给出3200个上升/下降沿）。

最好的方法是什么？

事情是......我有4台电机需要测量。我考虑了很多选项，但是我希望在位置数据已经知道的情况下只生成中断（基本上，所以我不会在每个脉冲处增加一个位置变量，而是让计时器为我做这个）。

据我所知，一些计时器支持一种名为＆＃34;编码器模式＆＃34;的模式。我不知道有关此模式的详细信息，但我希望（如果可能的话）能够在固定的时间内（比如大约20ms）计算我的速度。在编码器模式下，有一个定时器，是否可以知道上升沿/下降沿计数（我猜想会在CNT寄存器中）并让它在每20 ms触发一次中断，这样我就可以划分CNT寄存器需要20ms才能获得ISR内的计数/秒速度？

我的另一个选项是使用输入捕捉直接模式计数，每个定时器有两个通道（每个电机一个），还有另一个定时器，固定周期为20ms，并计算4个电机的所有速度。但它需要5个计时器......

如果还有其他问题，DMA是否可以帮助将其保留为4个定时器？例如，我们可以用DMA计算吗？

谢谢！

Answer 1

STM32F407上的编码器接口模式支持定时器1＆amp; 8（高级控制定时器 - 16位）和定时器2至5（通用定时器 - 16/32位）。定时器9至14（也是通用）不支持正交编码输入。

在此模式下，定时器作为计数器而不是计时器运行非常重要。正交输入允许根据方向进行向上/向下计数，因此它将提供相对位置。

请注意，如果您的电机只能沿一个方向行进，您不需要编码器模式，您只需从单个通道为定时器计时，但这会显着降低分辨率，因此低速时的精度可能会受到影响

要确定速度，您需要在时间上计算相对位置的变化。

所有ARM Cortex-M器件都有一个SYSTICK定时器，它会产生周期性中断。你可以用它来计算时间。

然后你有两种可能性：

定期读取编码器计数器，计数变化与速度成正比（因为时间变化是常数），
不定期读取编码器，计算位置变化超过时间变化

编码器接口模式的重载值是可配置的，对于这个应用程序（速度而不是位置），你应该设置为最大值（0xffff或0xffffffff），因为它使得算法更简单，因为你不会有处理环绕（只要它在读取之间没有两次环绕）。

对于非周期方法并假设您在32位模式下使用定时器2到5，以下伪代码将以RPM为单位生成速度，例如：

int speedRPM_Aperiodic( int timer_id )
{
    int rpm = 0 ;

    static struct
    {
        uint32_t count ;
        uint32_t time ;
    } previous[] = {{0,0},{0,0},{0,0},{0,0}} ;

    if( timer_id < sizeof(previous) / sizeof(*previous) )
    {
        uint32_t current_count = getEncoderCount( timer_id ) ;
        int delta_count = previous[timer_id].count - current_count ;
        previous[timer_id].count = current_count ;

        uint32_t current_time = getTick() ;
        int delta_time = previous[timer_id].time - current_time ;
        previous[timer_id].time = current_time ;

        rpm = (TICKS_PER_MINUTE * delta_count) / 
              (delta_time * COUNTS_PER_REVOLUTION) ;
    }

    return rpm ;
}

需要经常调用该函数，使得计数不会多次环绕，并且不会太快以至于计数太小而无法进行精确测量。

这可以适用于delta_time固定且非常准确的周期性方法（例如来自定时器中断或定时器处理程序）：

int speedRPM_Periodic( int timer_id )
{
    int rpm = 0 ;

    uint32_t previous_count[] = {0,0,0,0} ;

    if( timer_id < sizeof(previous_count) / sizeof(*previous_count) )
    {
        uint32_t current_count = getEncoderCount( timer_id ) ;
        int delta_count = previous[timer_id].count - current_count ;
        previous_count[timer_id] = current_count ;

        rpm = (TICKS_PER_MINUTE * delta_count) / 
              (SPEED_UPDATE_TICKS * COUNTS_PER_REVOLUTION) ;
    }

    return rpm ;
}

然后必须完全按SPEED_UPDATE_TICKS调用此函数。

非周期方法可能更容易实现，并且适用于您想要了解经过时间段内平均值速度的应用程序。适用于例如可能相对较慢更新的人类可读显示器。

周期性方法更适合速度控制应用，在这些应用中，您使用反馈回路来控制电机的速度。如果反馈时间不稳定，你将得到很差的控制。

当然可以定期调用非周期函数，但是在delta时间是确定性的情况下会产生不必要的开销。

Answer 2

计时器可以依靠一种类型的事件

它既可以计算传感器等外部信号，也可以计数时钟信号，但不能同时计算两者。如果你想每20分钟做一些事情，你需要某事，它依赖于稳定的时钟源。

DMA当然可以计算它正在进行的传输，但为了让它每隔20毫秒执行一次，它必须按固定的时间间隔触发。

因此，您需要第五个计时器。

幸运的是，有很多计时器可供选择

另外10个计时器

F407有14个硬件定时器。您不想使用超过4个，我假设其中10个在您的应用程序的其他地方使用。检查它们的用法。也许有一个可以依赖合适的时钟频率，并且可以生成一个适合于对编码器进行采样的频率的中断。

SysTick计时器

Cortex-M内核有一个名为SysTick的内部定时器。许多应用程序使用它来每1ms产生一次中断，用于计时和其他周期性任务。如果是这种情况，您可以在每20个SysTick中断中读取编码器值 - 这样做的好处是不需要额外的中断进入/退出开销。否则，您可以直接设置它以每20ms产生一次中断。请注意，您在参考手册中找不到SysTick，它已在STM32F4程序员手册中记录。

实时时钟

RTC具有周期性自动唤醒功能，可以每20 ms产生一次中断。

UART

除非您使用全部6个UARTS，否则您可以将其中一个设置为非常慢的波特率（如1000波特），并继续传输虚拟数据（您不必为其分配物理引脚）。以1000波特率发送，具有8位，一个启动位和一个停止位，每10 ms发出一次中断。（除非你的APB频率低于允许的最大值，否则它不会让你降到500波特率）

带有霍尔编码器的STM32F407定时器

2 个答案: