STM32CubeMX EC11旋转编码器普通IO口外部中断+定时器实现（防...

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STMCU 发布时间：2020-10-20 15:41

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STM32CubeMX EC11旋转编码器普通IO口外部中断+定时器实现（防干扰电平）

项目背景是在STM32平台上的普通IO口PE13 PE14使用外部中断+定时器实现，这里因为设计没有选择可以支持ENCODE MODE的端口。

EC11旋转编码器

从这个数据手册中，我们可以设计出我们的思路，主要就是，以A信号作为一个时钟信号，也就是基准信号，检测到Ａ之后，再去判断B的动作，一个相对的电平。
例如，当检测到A信号下降沿触发，检测B信号此时如果是高电平，那就是逆时针，如果是低电平，那就是顺时针。

///****************旋转编码开关，版本1*****************************/
uint8_t EC11Direction(void)
{
while(1)
{
if(A_flag == 1)//A下降沿触发外部中断，A_flag ＝　1
{
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, GPIO_PIN_14) == 1)　//检测B信号电平
{
//// printf("正转\r\n");
Direction_flag = 1;
break;
}
else if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, GPIO_PIN_14) == 0)
{
//// printf("反转\r\n");
Direction_flag = 2;
break;
}
}
return Direction_flag;
}

复制代码

这个是最简单的判断方法，这个方法不是特别完善，容易出现干扰和误判断现象。不过整体是思路是这样走的。

中断标志位外部函数中实现
第一个实现版本，因为起初对于中断的不熟悉，没有直接在中断中直接写，而是只使用了中断产生的标注为来作为判断。
这个的设计思路主要是，A信号中断，消抖，确定A信号下降沿触发，打开定时器，10ms检测B信号是否上/下降沿触发，关闭定时器，判断B信号的电平高低。
软件设计流程图如下

在函数中实际代码如下

///****************旋转编码开关，版本2*****************************/
////返回值1 正转
////返回值2 反转
uint8_t EC11Direction_2(void)
{
char Direction_flag = 0;
while(1)
{
if(A_flag == 1)//A下降沿触发外部中断
{
HAL_Delay(1);//延时消抖
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, GPIO_PIN_13) == 0)//A下降沿触发1ms后判断是否稳定在了低电平
{
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);//开启定时器
while(TIM2_flag <= 10)//定时器的一个周期是1ms，这里是10ms
{
if(B_flag == 1)//10ms内检测是不是有B上/下降沿触发
{
TIM2_flag = 0;//清除定时器中断标志位
HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim2);//检测到B了直接关闭定时器
HAL_Delay(1);//延时消抖
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, GPIO_PIN_14) == 1)//判断Pin_14的电平，返回旋转方向
{
// printf("A\r\n");
Direction_flag = 1;
break;
}
else if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, GPIO_PIN_14) == 0)
{
// printf("B\r\n");
Direction_flag = 2;
break;
}
}
}
HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim2);//定时器一个周期溢出后（TIM2_flag>1），关闭
TIM2_flag = 0;//清除定时器标志位
}
A_flag = 0;//清除A中断的标志位
}
if(Direction_flag == 1 | Direction_flag == 2)
break;
}
return Direction_flag;
}

复制代码

在main.c中的定时器的标志位设置，使用了TIM2定时器，溢出就+1

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
if (htim->Instance == TIM2)
{
HAL_IncTick();
TIM2_flag++;
}
}

复制代码

在tim.c文件中TIM2的配置

TIM2的时钟输入是75MHZ，所以设置分频和计数分别为 750-1 和 100-1，这样的话一个时间周期就是1ms 频率是1000hz。
在stm32f4xx_hal_gpio.c文件中，我们找到外部中断对应的回调函数HAL_GPIO_EXTI_Callback，直接判断到外部电平触发后返回标志位就可以了。

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
/* Prevent unused argument(s) compilation warning */
UNUSED(GPIO_Pin);
/* NOTE: This function Should not be modified, when the callback is needed,
the HAL_GPIO_EXTI_Callback could be implemented in the user file
*/
if(GPIO_Pin == A_Pin)
{
A_flag = 1;
}
if(GPIO_Pin == B_Pin)
{
B_flag = 1;
}
}

复制代码

这样写，虽然可以实现对于旋转编码器的检测，但是有一个问题，没有办法很方便的运用到实际工程中，以为进入到这个函数后才能进行编码器的判断，显然我们的编码器要实现的是一个翻页的功能，触发就要有操作的，而不是等着。
虽然可以设计进去超时函数让编码器跳出，但是还是没有办法实现实际项目的需要。于是准备直接写到中断回调函数中。

中断回调函数中实现
按理说直接写到中断回调函数应该挺容易的，直接改就行了，逻辑反正是通的，但是遇到了几个问题，一个是延时消抖的问题。
HAL_Delay本质也是一个中断服务函数，这种延时函数中断的嵌套是非常危险的操作，很容易卡死程序，比较有隐患，所以HAL_Delay函数是不能用了。
同时，因为回调函数是这样来使用的void EXTI15_10_IRQHandler(void)中检测到外部中断，调用HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN);函数，然后再调用里面的回调函数void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)。
我们这个里面用到了两个外部中断，PE13 和 PE14，也就是都会使用同一个回调函数，也就是无法完成这种操作

if(GPIO_Pin == A_Pin)//A下降沿触发外部中断
{
if(GPIO_Pin == B_Pin)
{}
}

复制代码

这里就是举了个例子，因为回调函数的调用逻辑，没有办法在检测了A信号触发后在操作里面检测B信号的触发。这是做不到的，这是回调函数限制了操作。为了避免这种，最好的方法还是直接写在void EXTI15_10_IRQHandler(void）函数中，HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN);函数和void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)都不使用，把他们实现的服务函数还有中断标志位清除操作全都直接写在AL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN);函数中，这个也就是我后面的一个方法。
回调函数中想要实现，可以采用这个方法

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
/* Prevent unused argument(s) compilation warning */
UNUSED(GPIO_Pin);
if(GPIO_Pin == A_Pin)//A下降沿触发外部中断
{
// printf("A下降沿触发\r\n");
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);//开始TIM2定时器
B_last = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, GPIO_PIN_14);//记录此状态的B状态
while(TIM2_flag <= 60)//定时器一个周期1ms，计时20ms内看看B有没有电跳变
{
// printf("等待B的触发\r\n");
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, GPIO_PIN_14) != B_last)//在20ms内，检测到电平变化
{
// printf("B下降沿触发\r\n");
HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim2);
// printf("TIM2定时器关闭\r\n");
TIM2_flag = 0;
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, GPIO_PIN_14) == 1)
{
printf("A\r\n");
break;
}
else if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, GPIO_PIN_14) == 0)
{
printf("B\r\n");
break;
}
break;
}
}
HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim2);
TIM2_flag = 0;
}
}

复制代码

也就是相较于之前，去掉了消抖的函数，然后也不是检测B的边沿触发，而是判断B信号，在一个时间范围内，有没有发生电平的变化，直接检测B信号电平高低的变化，实现了一样的目的。

中断函数中实现
直接写在void EXTI15_10_IRQHandler(void)；函数中无非就是多了步在中断触发之后需要手动清除中断标志位，其他都大同小异的思路，这里就可以检测A中断触发后，然后检测B中断触发，就不会出现什么问题了。
STM32CubeMX外部中断定时器嵌套问题及实验现象
写在回调函数中的这些实验现象和问题，现在的话就都不存在了。