STM32F103定时器编码器模式实现与测试

资源摘要信息:"STM32F103微控制器通用定时器编码器模式实现" STM32F103微控制器是基于ARM Cortex-M3内核的高性能微控制器，广泛应用于嵌入式系统设计。在运动控制、位置检测等应用中，编码器模式是关键功能之一。STM32F103的通用定时器（General Purpose Timers）能够通过编码器接口与外部旋转编码器连接，实现对旋转编码器的脉冲信号进行读取，进而计算出电机的速度或位置。 编码器模式主要分为A/B相输入和A/B/Z三相输入两种类型。在本程序包中，STM32F103的四个通用定时器（TIM1、TIM2、TIM3和TIM4）被配置为编码器模式。每个定时器具有独立的捕获通道，可分别接收编码器的A、B和Z相信号。 1. **TIM2与TIM5的IO重叠问题** STM32F103上TIM2和TIM5的IO引脚有重叠，即某些引脚被两个定时器共享。因此，当使用一个定时器的某个引脚时，另一个定时器就无法使用该引脚。为解决此问题，本程序对TIM2的IO进行了重映射，利用STM32的IO重映射特性，将定时器的IO引脚映射到其他可用的GPIO引脚，以避免引脚冲突。 2. **寄存器配置方法** 在寄存器配置方法中，直接操作定时器的相关寄存器来设置编码器模式。配置步骤包括： - 设置定时器模式，例如在TIMx_CR1寄存器中设置ARPE位为1，以启用自动重装载寄存器预装载。 - 配置捕获/比较模式，通过修改TIMx_CCMR1和TIMx_CCMR2寄存器中的CCS、CC1E、CC2E等位来实现。 - 设置预分频器，通过TIMx_PSC寄存器来确定计数器的时钟频率。 - 启动更新事件，通过设置TIMx_EGR寄存器的UG位。 - 配置中断和DMA请求，通过TIMx_DIER寄存器实现。 - 启动定时器，通过设置TIMx_CR1寄存器的CEN位。 3. **库函数配置方法** 库函数版本利用HAL库或LL库简化配置过程。主要函数包括： - 使用`HAL_TIM_Encoder_Init()`函数进行编码器模式初始化。 - 使用`HAL_TIM_Encoder_ConfigChannel()`函数配置捕获通道。 - 使用`HAL_TIM_MspInit()`和`HAL_TIM_MspDeInit()`函数进行外设链接层的初始化和去初始化。 - 使用`HAL_TIM_IRQHandler()`函数处理中断。 - 使用`HAL_TIM_Encoder_Start()`和`HAL_TIM_Encoder_Stop()`函数启动和停止编码器。 4. **编码器模式工作原理** 在编码器模式下，定时器通过捕获A相和B相的上升沿或下降沿来判断旋转方向和速度。通过比较这两个边沿的时间差，可以确定电机的旋转方向和速度。如果使用A/B/Z三相输入，Z相可以提供零点参考，标记一个完整的旋转周期。 5. **测试与验证** 通过实测，验证了两种配置方法的正确性和稳定性。在实际应用中，通过示波器观察编码器信号或读取定时器计数值，可以检验编码器模式是否正常工作。 本程序包为STM32F103通用定时器的编码器模式实现提供了详细的实现方法，包括寄存器配置和库函数配置两种方式，同时解决了TIM2和TIM5的IO重叠问题，并通过测试验证了其有效性。对于使用STM32F103进行编码器应用开发的工程师来说，本程序包是一个不可多得的资源。