上拉电阻对编码器信号造成什么影响？

最近两天整天朦朦胧胧的，也不知道做了些什么，时间真的是在不自觉中就溜走了，只是早上起来一个贪玩的念头，一天就会没了，甚至只是晚上一个想看一部电影的念头，就会导致第二天一整天没精神做事。自制力是一个人最重要的品质之一，一个念头的影响是很大的。昨天在CSDN上看到July大牛的一句话："一个有毅力有内心驱动力的人，一旦认定该做什么事之后，便会不顾规则，且义无反顾，不顾一切的去干。"  - 引以为戒。

       下面说说我在使用DMA模块对编码器测速的经验吧：

第一件要注意的事情是在安装编码器的时候一定要按照该图，在信号线接上上拉电阻。

编码器的引脚图和上拉电阻的连接方式如图：

           



         



  

对于不接上拉电阻的后果，我表示经历过了。下面给出同样正确的程序，在两种情况下，K60采集并发回的数据：     

      



           





  

上拉电阻对编码器信号造成什么影响？

不加上拉电阻时，编码器的信号线输出是小尖波，而加上上拉电阻后，编码器的信号输出为方波。前者K60无法检测脉冲，更不谈测速度一说了。




  

第二件事就是测速的编程，要变成首先要明白测速的方法要用到哪个模块。测速的方法有很多种，如：在PIT定时中读取LPTM脉冲计数（缺点是无法测两路编码器）、FTM正交解码、DMA测速等。

     LPTM的缺点是有两个引脚，但是同时只有一路能使用，因此无法测两路编码器。如图：
            





我使用的是DMA测速,DMA的优点不言而喻。做过摄像头车的人绝对知道DMA的重要性。在智能车竞赛中，DMA可以采集图像，也可以用测速。

  

关于DMA测速：

        众所周知，DMA在智能车竞赛中的运用是极其广泛和实用的，学会并合理的利用DMA，无疑在比赛中会是一个助力。

简单地说，DMA是直接内存读取（Direct Memory Access）,是计算机科学中的一种内存访问技术，DMA模块可以不占用CPU资源传输数据，可以大大提高程序运行速度，从而在智能车竞赛中提高车子对赛道的反应能力。DMA的运用不仅仅局限于智能车竞赛，在很多地方都是有益无害的。

  
为什么DMA能够不需要CPU的介入传输数据？

在STM32中，DMA单元和Cortex CPU之间对总线使用一种交叉存取的机制,DMA传输遵循相应的传输流程。其中，在数据从内存传输到内存的情况下，每传输一个字要消耗5个时钟周期：1个读周期，1个写周期，插入3个空闲周期归CPU使用。所以，每个DMA通道都只是在总线存取周期才会占用总线，即使传输大量的数据，DMA单元最大也只会在消耗40%的数据总线带宽。

所以说STM32中的DMA与CPU对总线的使用方式是交叉式的。

  在K60中，DMA是通过DMA控制器接管数据和地址总线。如果CPU正在执行命令，DMA控制利用空闲的地址和数据总线完成数据传送，某种程度上说，CPU运算和数据传送是在并行进行的。K60的DMA数据的传送分为主循环和副循环。主循环一次可能需要副循环很多次。每个副循环传送完毕，对应的DMA通道就进入空闲模式，等待下一次DMA请求。当所有的DMA传送完毕，即置为DONE标志，并且可以通过设置选择传送完毕是否触发中断。此外，可以通过相关寄存器的设置，使用Kinectis的DMA模块的主副循环链接功能、散聚模式、副循环映射。对DMA模块的相应的寄存器进行初始化后，即可开启DMA功能。

  

  

  

  

  

  

  接下来附上使用DMA测速的程序：
  

  第一个是对DMA的初始化函数，如下：
  
void DMACNT_Init(DMACNT_InitTypeDef* DMACNT_InitStruct)
{
        uint8_t Dummy = 0;
        DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct1;
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct1;
       
        //配置GPIO
        GPIO_InitStruct1.GPIO_Pin = DMACNT_InitStruct->GPIO_Pin;
        GPIO_InitStruct1.GPIO_InitState = Bit_RESET;
        if(DMACNT_MODE_RISING == DMACNT_InitStruct->DMACNT_Mode)
        {
                GPIO_InitStruct1.GPIO_IRQMode = GPIO_IT_DMA_RISING;
        }
        else
        {
                GPIO_InitStruct1.GPIO_IRQMode = GPIO_IT_DMA_FALLING;
        }
        GPIO_InitStruct1.GPIOx = DMACNT_InitStruct->GPIOx;
        GPIO_InitStruct1.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;
        GPIO_Init(&GPIO_InitStruct1);
        //配置DMA
        DMA_InitStruct1.Channelx = DMACNT_InitStruct->DMA_Chl;
        DMA_InitStruct1.DMAAutoClose = DISABLE;
        DMA_InitStruct1.EnableState = ENABLE;
        DMA_InitStruct1.MinorLoopLength = 30000;
        switch((uint32_t)DMACNT_InitStruct->GPIOx)
        {
                case PTA_BASE: DMA_InitStruct1.PeripheralDMAReq  = PORTA_DMAREQ; break;
                case PTB_BASE: DMA_InitStruct1.PeripheralDMAReq  = PORTB_DMAREQ; break;
                case PTC_BASE: DMA_InitStruct1.PeripheralDMAReq  = PORTC_DMAREQ; break;
                case PTD_BASE: DMA_InitStruct1.PeripheralDMAReq  = PORTD_DMAREQ; break;
                case PTE_BASE: DMA_InitStruct1.PeripheralDMAReq  = PORTE_DMAREQ; break;
          default : break;
        }
        DMA_InitStruct1.TransferBytes = 1;
        //配置目的地址传输参数
        DMA_InitStruct1.DestBaseAddr = (uint32_t)&Dummy;
        DMA_InitStruct1.DestDataSize = DMA_DST_8BIT;
        DMA_InitStruct1.DestMajorInc = 0;
        DMA_InitStruct1.DestMinorInc = 0;

        //配置源地址传输参数
        DMA_InitStruct1.SourceBaseAddr = (uint32_t)&Dummy;
        DMA_InitStruct1.SourceDataSize = DMA_SRC_8BIT;
        DMA_InitStruct1.SourceMajorInc = 0;
        DMA_InitStruct1.SourceMinorInc = 0;
        DMA_Init(&DMA_InitStruct1);
}

   有了初始化函数之后，我们就可以在主程序对药使用到的IO口进行DMA的初始化，因为DMA1通道我用来采集图像的数据，所以我用到的是DMA0和DMA2两个通道。
     
        //C5
        DMACNT_InitStruct1.DMACNT_Mode = DMACNT_MODE_FALLING;  
        DMACNT_InitStruct1.DMA_Chl = DMA_CH0;                 //使用通道 0
        DMACNT_InitStruct1.GPIOx = PTC;                       //PTC5      DMA1 用来摄像头
        DMACNT_InitStruct1.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
        DMACNT_Init(&DMACNT_InitStruct1);
        //A19
        DMACNT_InitStruct1.DMACNT_Mode = DMACNT_MODE_FALLING;  
        DMACNT_InitStruct1.DMA_Chl = DMA_CH2;                 //使用通道 2
        DMACNT_InitStruct1.GPIOx = PTA;                       //PTA17      DMA1 用来摄像头
        DMACNT_InitStruct1.GPIO_Pin = GPIO_Pin_17;
        DMACNT_Init(&DMACNT_InitStruct1);

  
对要使用的IO口进行初始化之后，便是对其寄存器数据的读取了。

//DMA脉冲计数 获得计数值
uint16_t DMACNT_GetValue(uint8_t DMA_Chl)
{
        uint16_t DMA_Value = 0;
        DMA_Value = DMA_GetCurrDataCounter(DMA_Chl);
        DMA_SetCurrDataCounter(DMA_Chl,30000);
        return (30000-DMA_Value);
}
while(1)
{
        Left_Speed = DMACNT_GetValue(DMA_CH0);
        Right_Speed = DMACNT_GetValue(DMA_CH2);
        UART_printf("Left_Speed is:%drn",Left_Speed);
        UART_printf("Right_Speed is:%drnrn",Right_Speed);
        DelayMs(500);
}

   
  
  测速度是一大重点，而另外一大重点显然是侧正反转。测正反转是直立车原地平衡中不可或缺的一部分。


   测正反转的电路和原理如下图：  

  





      分辨正反转是根据A相和B相上升沿到来的顺序分别得，结合上图和按照自己查到的一些资料，分许一下该图。

  

       该图的下半部分是电路图，这是钟控触发器，这个触发器有四个引脚，右边两个是互逆的2个输出，D引脚接A相CLK引脚接B相，CLK引脚即为时钟线，当B相输出为上升沿的时候触发，将A相此时的输出给Q端口。当B相输出为其他时，不触发。

      举例：

a.见上图的上半部分。如果蓝色为A相，黄色为B相，在红色虚线位置时，B相输出上升沿，CLK采集触发器触发。此时A相输出为高，则Q输出为高，因此当单片机检测到Q输出为高时，A相的上升沿先于B相的上升沿到来，所以为正转。

b.如果蓝色为B相，黄色为A相，在红色虚线前半个周期时，B相输出上升沿，CLK采集触发器触发。此时A相输出为低，则Q输出为低，因此当单片机检测到Q输出为低时，A相的上升沿后于B相的上升沿到来，所以反转。