273
上期内容我们介绍了定时器的PWM输出功能，本期内容来介绍一下定时器的正交译码器功能（编码器接口）。正交译码器是和正交编码器外设配合使用的，可对编码器输入的脉冲进行计数进而实现速度测量，本期内容我们通过一个使用旋转编码器的计数小实验，来初步了解它的应用方法。
系统环境
Windows 10-64bit
软件平台
NucleiStudio IDE 202102版
硬件需求
RV-STAR开发板
旋转编码器
正交编码器
正交编码器（Quadrature Encoder）是一种用于测量旋转速度和方向的传感器。常见的正交编码器有两个输出信号：A信道和B信道。每个信道可以对运动进行测量并产生数字脉冲，这两个脉冲的相位相差90度（因此称为“正交”），这使得你可以根据它们判断运动的方向，通过积分（累加）运算后，还可以用来测算距离。
上图中，A和B分别连接到两个传感器单元上，黑白相间的圆环称之为「栅格」。传感器单元和栅格的实现方式有很多种，包括「反射式传感器+反光率不同的栅格」「对射式传感器+镂空光栅」「霍尔传感器+磁极圆环」「触点+导轨」等。
本次实验中，我们使用的是下图所示的市面上常见的旋转编码器（数字电位器）:
GD32VF103的正交译码器
正交译码器功能使用TIMERx_CH0和TIMERx_CH1引脚生成的CI0和CI1正交信号各自相互作用产生计数值。通过设置SMC=0x01、0x02或0x03来选择是仅由CI0、仅由CI1、或者由CI0和CI1来决定定时器的计数方向。在每个方向选择源的电平改变期间，DIR位是由硬件自动改变的。计数器计数方向改变的机制如下方的图表所示。
正交译码器可以当作一个带有方向选择的外部时钟，这意味着计数器会在0和自动加载值之间连续地计数。因此，用户必须在计数器开始计数前配置TIMERx_CAR寄存器。
实验部分
首先需要参照如下的示意图，对RV-STAR开发板和旋转编码器进行连线：
然后在集成开发环境中创建一个新工程，开始编写代码。
首先需要对定时器的编码器接口进行配置，我们使用的是TIMER2的编码器接口，对应的是PA6和PA7引脚，首先要使能它们的外设时钟和复用时钟，然后配置为浮空输入模式。
接着需要创建定时器初始化参数结构体，对定时器的功能进行配置，其中需要注意的是要将结构体参数的预分频系数设为0，周期设为10000（即定时器的自动加载值，也可以设为其他值），然后需要将定时器的模式设置为TIMER_ENCODER_MODE2（编码器模式，使用CI0和CI1计数），然后将定时器的计数值配置为5000（这样读取定时器计数的初值就是5000），最后使能TIMER2。
相关代码实现如下：
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);
}
本次实验，我们通过串口的打印输出来查看编码器的计数值，因此在主程序中需要对串口进行初始化，然后在循环体中，每次读取依次定时器的计数值，再打印输出到串口。
int main()
{
encoder_init();
gd_com_init(GD32_COM0);
int counter = 0;
while (1) {
counter = timer_counter_read(TIMER2);
printf("Counter: %d\n", counter);
delay_1ms(500);
}
}
代码编写完成后，进行编译和上传，然后打开串口终端（波特率115200），可以查看到在串口终端中输出定时器的初值为5000：
然后顺时针旋转编码器的旋钮，观察到计数值增加，并且每转动一个单位计数值增加4，符合芯片数据手册中的功能描述：
逆时针旋转，计数值减少：
“RVMCU课堂”专栏已在社区开通如需获取实验源码或有实验相关问题扫码进入即可
更多实验例程
尽在RVMCU社区
www.rvmcu.com
