XR806识别编码器和PWM输出
基于FreeRTOS开发,旋转编码器移植了Arduino Rotary库,注意这个库是GPL协议的,使用效果不错,首先奉上源码链接。
之前做过一个LED调光的项目(https://oshwhub.com/czx951002/ChargeablePWMDimmingLEDDriver) ,这次想拿XR806来实现,后续打算加入远程控制的功能。这个项目使用旋转编码器来调节LED的亮度,基本原理是MCU识别编码器的旋转方向和步数,调节PWM输出占空比,从而实现亮度调节。
旋转编码器如下图所示:
识别其旋转方向和步数,要考虑消除抖动,否则会出现识别错误,导致系统不稳定,这和按键是类似的。具体原理可以参考这篇博客。
Github上有对应的Arduino库,注意它的开源协议是GNU GPL V3!本人曾经移植到STM32,现已移植到XR806,效果良好,源码链接。旋转编码器相关代码如下:
头文件re.h源码:
/*
* Rotary encoder library for Arduino.
* Port to XR806 by Zixun Chen.
*/
#ifndef _ROTARY_ENCODER_H_
#define _ROTARY_ENCODER_H_
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
#include "main.h"
// 根据编码器的输出类型来选择是否定义RE_HALF_STEP
#define RE_HALF_STEP
// 旋转编码器通常外接上拉电阻,对应空闲电平是00B。如果外接电阻是下拉的,需要定义RE_PINS_PULL_DOWN
// #define RE_PINS_PULL_DOWN
#define DIR_NONE 0 // 尚无完整有效的步进
#define DIR_CW 0x10 // 顺时针步进
#define DIR_CCW 0x20 // 逆时针步进
typedef struct {
// 定义编码器A端所连的GPIO引脚
GPIO_Port GPIO_A;
GPIO_Pin PIN_A;
// 定义编码器B端所连的GPIO引脚
GPIO_Port GPIO_B;
GPIO_Pin PIN_B;
uint8_t RetVal; // 保存返回值
uint8_t State; // 内部变量,保存状态机状态
} REHandle_t;
void RotaryEncoderInit(REHandle_t *REVal); // 初始化
void RotaryEncoderProcess(REHandle_t *REVal); // 读取步进
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif // _ROTARY_ENCODER_H_
源文件re.c:
/* Rotary encoder handler for arduino.
*
* Copyright 2011 Ben Buxton. Licenced under the GNU GPL Version 3.
* Contact: bb@cactii.net
*
* Port to XR806 by Zixun Chen.
*/
#include "re.h"
/*
* The below state table has, for each state (row), the new state
* to set based on the next encoder output. From left to right in,
* the table, the encoder outputs are 00, 01, 10, 11, and the value
* in that position is the new state to set.
*/
#define R_START 0x0
#ifdef RE_HALF_STEP
// Use the half-step state table (emits a code at 00 and 11)
#define R_CCW_BEGIN 0x1
#define R_CW_BEGIN 0x2
#define R_START_M 0x3
#define R_CW_BEGIN_M 0x4
#define R_CCW_BEGIN_M 0x5
const unsigned char ttable[6][4] = {
// R_START (00)
{R_START_M, R_CW_BEGIN, R_CCW_BEGIN, R_START},
// R_CCW_BEGIN
{R_START_M | DIR_CCW, R_START, R_CCW_BEGIN, R_START},
// R_CW_BEGIN
{R_START_M | DIR_CW, R_CW_BEGIN, R_START, R_START},
// R_START_M (11)
{R_START_M, R_CCW_BEGIN_M, R_CW_BEGIN_M, R_START},
// R_CW_BEGIN_M
{R_START_M, R_START_M, R_CW_BEGIN_M, R_START | DIR_CW},
// R_CCW_BEGIN_M
{R_START_M, R_CCW_BEGIN_M, R_START_M, R_START | DIR_CCW},
};
#else
// Use the full-step state table (emits a code at 00 only)
#define R_CW_FINAL 0x1
#define R_CW_BEGIN 0x2
#define R_CW_NEXT 0x3
#define R_CCW_BEGIN 0x4
#define R_CCW_FINAL 0x5
#define R_CCW_NEXT 0x6
const unsigned char ttable[7][4] = {
// R_START
{R_START, R_CW_BEGIN, R_CCW_BEGIN, R_START},
// R_CW_FINAL
{R_CW_NEXT, R_START, R_CW_FINAL, R_START | DIR_CW},
// R_CW_BEGIN
{R_CW_NEXT, R_CW_BEGIN, R_START, R_START},
// R_CW_NEXT
{R_CW_NEXT, R_CW_BEGIN, R_CW_FINAL, R_START},
// R_CCW_BEGIN
{R_CCW_NEXT, R_START, R_CCW_BEGIN, R_START},
// R_CCW_FINAL
{R_CCW_NEXT, R_CCW_FINAL, R_START, R_START | DIR_CCW},
// R_CCW_NEXT
{R_CCW_NEXT, R_CCW_FINAL, R_CCW_BEGIN, R_START},
};
#endif
static uint8_t ReadPinLevel(GPIO_Port GPIOx, GPIO_Pin PINy); // 内部函数,读取引脚电平
void RotaryEncoderInit(REHandle_t *REVal) {
GPIO_InitParam GPIO_InitVal={0};
// 初始化GPIO引脚
GPIO_InitVal.driving=GPIO_DRIVING_LEVEL_1;
GPIO_InitVal.mode=GPIOx_Pn_F0_INPUT;
GPIO_InitVal.pull=GPIO_PULL_NONE;
HAL_GPIO_Init(REVal->GPIO_A, REVal->PIN_A, &GPIO_InitVal);
HAL_GPIO_Init(REVal->GPIO_B, REVal->PIN_B, &GPIO_InitVal);
// 初始化状态机
REVal->State=R_START;
}
void RotaryEncoderProcess(REHandle_t *REVal) {
uint8_t pinstate;
// 读取AB端电平
pinstate=(ReadPinLevel(REVal->GPIO_B, REVal->PIN_B)<<1) |
ReadPinLevel(REVal->GPIO_A, REVal->PIN_A);
// 状态机操作
REVal->State=ttable[REVal->State & 0xf][pinstate];
// 返回编码器步进信息
REVal->RetVal=REVal->State & 0x30;
}
static uint8_t ReadPinLevel(GPIO_Port GPIOx, GPIO_Pin PINy)
{
GPIO_PinState RDPin;
RDPin=HAL_GPIO_ReadPin(GPIOx, PINy);
#ifdef RE_PINS_PULL_DOWN
// 如果定义RE_PINS_PULL_DOWN,需要反转引脚电平
if(GPIO_PIN_HIGH==RDPin) {
return 0;
} else {
return 1;
}
#else // RE_PINS_PULL_DOWN
if(GPIO_PIN_HIGH==RDPin) {
return 1;
} else {
return 0;
}
#endif // RE_PINS_PULL_DOWN
}
编码器A端和B端分别连接PA12和PA13,使用板载LED即可,引脚是PA21,对应PWM_CH2。开发环境基于FreeRTOS,参考相关教程即可,XR806 SDK在 ~/tools/目录下。在 ~/tools/xr806_sdk/project/demo/ 目录下新建 tryre 文件夹,并在其中添加源代码,makefile等文件,然后按照教程编译链接下载即可。主要代码如下:
头文件main.h:
#ifndef __MAIN_H
#define __MAIN_H
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
// 需要包含的头文件
#include <stdio.h>
#include "driver/chip/hal_gpio.h"
#include "driver/chip/hal_pwm.h"
#include "re.h"
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif /* __MAIN_H */
main.c:
#include "main.h"
// 定义编码器占用的GPIO引脚
static REHandle_t REVal={
.GPIO_A=GPIO_PORT_A,
.PIN_A=GPIO_PIN_12,
.GPIO_B=GPIO_PORT_A,
.PIN_B=GPIO_PIN_13
};
static const uint8_t STEPMAX=10, STEPMIN=0;
static uint8_t step=0; // 控制LED亮度等级
static void RotaryScan(void); // 编码器识别与处理
// PWM输出初始化
#define PWM_CHANNEL PWM_GROUP1_CH2
#define PWM_MODE PWM_CYCLE_MODE
#define PWM_GPIO_PORT GPIO_PORT_A
#define PWM_GPIO_PIN GPIO_PIN_21
#define PWM_GPIO_MODE GPIOA_P21_F4_PWM2_ECT2
static int max_duty_ratio; // PWM计数上限
static void PWMCycleModeSet(void); // PWM重复输出模式初始化
static HAL_Status PWMDutyRatioSet(int val); // 设置PWM输出占空比
// FreeRTOS配置
#define TASK_RE_PRIO 1
#define TASK_RE_STK_SIZE 200
static TaskHandle_t TaskRE_Handler=NULL;
static void TaskCreation(void); // 创建任务
static void TaskRE(void *pvParameters); // 编码器识别任务
int main(void)
{
printf("Rotary encoder & PWM demo.\r\n"); // 串口输出相关信息
RotaryEncoderInit(&REVal); // 初始化编码器
PWMCycleModeSet(); // 初始化PWM
PWMDutyRatioSet(max_duty_ratio*step/STEPMAX); // 设置PWM输出占空比
TaskCreation(); // 创建任务
// 任务调度不需要用户指定
return 0;
}
static void TaskCreation(void)
{
BaseType_t xRet = NULL;
taskENTER_CRITICAL();
xRet = xTaskCreate((TaskFunction_t )TaskRE, (const char *)"TaskRE", (uint16_t)TASK_RE_STK_SIZE,
(void *)NULL, (UBaseType_t)TASK_RE_PRIO, (TaskHandle_t *)&TaskRE_Handler);
if(pdPASS == xRet) {
printf("TaskRE created!\r\n"); // 任务创建成功
}
taskEXIT_CRITICAL();
}
static void TaskRE(void *pvParameters)
{
while (1) {
RotaryScan(); // 识别编码器步进
vTaskDelay(10); // 延迟10(ms)
}
}
static void RotaryScan(void)
{
RotaryEncoderProcess(&REVal); // 识别编码器步进
if(DIR_CW == REVal.RetVal) { // 顺时针步进
if(step<STEPMAX) {
step++; // 增大亮度,上限是STEPMAX
PWMDutyRatioSet(max_duty_ratio*step/STEPMAX);
printf("%d ", step);
}
} else if(DIR_CCW == REVal.RetVal) {
if(step>STEPMIN) {
step--; // 减小亮度,下限是STEPMIN
PWMDutyRatioSet(max_duty_ratio*step/STEPMAX);
printf("%d ", step);
}
}
}
static void PWMCycleModeSet(void)
{
// 初始化硬件所需变量声明
GPIO_InitParam io_param = {0};
HAL_Status status = HAL_ERROR;
PWM_ClkParam clk_param = {0};
PWM_ChInitParam ch_param = {0};
// 配置GPIO复用,官方例程里面缺了这一部分
io_param.driving = GPIO_DRIVING_LEVEL_1;
io_param.mode = PWM_GPIO_MODE;
io_param.pull = GPIO_PULL_NONE;
HAL_GPIO_Init(PWM_GPIO_PORT, PWM_GPIO_PIN, &io_param);
// 配置PWM时钟源
clk_param.clk = PWM_CLK_HOSC;
clk_param.div = PWM_SRC_CLK_DIV_1;
status = HAL_PWM_GroupClkCfg(PWM_CHANNEL / 2, &clk_param);
if (status != HAL_OK) {
printf("%s(): %d, PWM group clk config error\n", __func__, __LINE__);
}
// 配置PWM模式,频率和极性
ch_param.hz = 1000;
ch_param.mode = PWM_MODE;
ch_param.polarity = PWM_HIGHLEVE;
max_duty_ratio = HAL_PWM_ChInit(PWM_CHANNEL, &ch_param);
if (max_duty_ratio == -1) {
printf("%s(): %d, PWM ch init error\n", __func__, __LINE__);
}
// 设置占空比
status = HAL_PWM_ChSetDutyRatio(PWM_CHANNEL, max_duty_ratio / 2);
if (status != HAL_OK) {
printf("%s(): %d, PWM set duty ratio error\n", __func__, __LINE__);
}
// 使能通道
status = HAL_PWM_EnableCh(PWM_CHANNEL, PWM_MODE, 1);
if (status != HAL_OK) {
printf("%s(): %d, PWM ch enable error\n", __func__, __LINE__);
}
}
static HAL_Status PWMDutyRatioSet(int val)
{
return HAL_PWM_ChSetDutyRatio(PWM_CHANNEL, val);
}
基本思路:创建任务识别编码器,根据编码器正反转改变PWM输出,也可以实现其它的功能,附上效果演示。
#include <stdio.h>
#include "driver/chip/hal_gpio.h"
#include "driver/chip/hal_pwm.h"
#include "re.h" // 移植的编码器库
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
// 定义编码器占用的GPIO引脚
static REHandle_t REVal={
.GPIO_A=GPIO_PORT_A,
.PIN_A=GPIO_PIN_12,
.GPIO_B=GPIO_PORT_A,
.PIN_B=GPIO_PIN_13
};
static const uint8_t STEPMAX=10, STEPMIN=0;
static uint8_t step=0; // 控制LED亮度等级
// PWM输出初始化
#define PWM_CHANNEL PWM_GROUP1_CH2
#define PWM_MODE PWM_CYCLE_MODE
#define PWM_GPIO_PORT GPIO_PORT_A
#define PWM_GPIO_PIN GPIO_PIN_21
#define PWM_GPIO_MODE GPIOA_P21_F4_PWM2_ECT2
static int max_duty_ratio; // PWM计数上限
// FreeRTOS配置
#define TASK_RE_PRIO 1
#define TASK_RE_STK_SIZE 200
static TaskHandle_t TaskRE_Handler=NULL;
static void TaskCreation(void) // 创建任务
{
BaseType_t xRet = NULL;
taskENTER_CRITICAL();
xRet = xTaskCreate((TaskFunction_t )TaskRE, (const char *)"TaskRE", (uint16_t)TASK_RE_STK_SIZE,
(void *)NULL, (UBaseType_t)TASK_RE_PRIO, (TaskHandle_t *)&TaskRE_Handler);
if(pdPASS == xRet) {
printf("TaskRE created!\r\n"); // 任务创建成功
}
taskEXIT_CRITICAL();
}
static void TaskRE(void *pvParameters) // 编码器识别任务
{
while (1) {
RotaryScan(); // 识别编码器步进
vTaskDelay(10); // 延迟10(ms)
}
}
static void RotaryScan(void) // 编码器识别与处理
{
RotaryEncoderProcess(&REVal); // 识别编码器步进
if(DIR_CW == REVal.RetVal) { // 顺时针步进
if(step<STEPMAX) {
step++; // 增大亮度,上限是STEPMAX
PWMDutyRatioSet(max_duty_ratio*step/STEPMAX);
printf("%d ", step);
}
} else if(DIR_CCW == REVal.RetVal) {
if(step>STEPMIN) {
step--; // 减小亮度,下限是STEPMIN
PWMDutyRatioSet(max_duty_ratio*step/STEPMAX);
printf("%d ", step);
}
}
}
static void PWMCycleModeSet(void) // PWM重复输出模式初始化
{
// 初始化硬件所需变量声明
GPIO_InitParam io_param = {0};
HAL_Status status = HAL_ERROR;
PWM_ClkParam clk_param = {0};
PWM_ChInitParam ch_param = {0};
// 配置GPIO复用,官方例程里面缺了这一部分
io_param.driving = GPIO_DRIVING_LEVEL_1;
io_param.mode = PWM_GPIO_MODE;
io_param.pull = GPIO_PULL_NONE;
HAL_GPIO_Init(PWM_GPIO_PORT, PWM_GPIO_PIN, &io_param);
// 配置PWM时钟源
clk_param.clk = PWM_CLK_HOSC;
clk_param.div = PWM_SRC_CLK_DIV_1;
status = HAL_PWM_GroupClkCfg(PWM_CHANNEL / 2, &clk_param);
if (status != HAL_OK) {
printf("%s(): %d, PWM group clk config error\n", __func__, __LINE__);
}
// 配置PWM模式,频率和极性
ch_param.hz = 1000;
ch_param.mode = PWM_MODE;
ch_param.polarity = PWM_HIGHLEVE;
max_duty_ratio = HAL_PWM_ChInit(PWM_CHANNEL, &ch_param);
if (max_duty_ratio == -1) {
printf("%s(): %d, PWM ch init error\n", __func__, __LINE__);
}
// 设置占空比
status = HAL_PWM_ChSetDutyRatio(PWM_CHANNEL, max_duty_ratio / 2);
if (status != HAL_OK) {
printf("%s(): %d, PWM set duty ratio error\n", __func__, __LINE__);
}
// 使能通道
status = HAL_PWM_EnableCh(PWM_CHANNEL, PWM_MODE, 1);
if (status != HAL_OK) {
printf("%s(): %d, PWM ch enable error\n", __func__, __LINE__);
}
}
static HAL_Status PWMDutyRatioSet(int val) // 设置PWM输出占空比
{
return HAL_PWM_ChSetDutyRatio(PWM_CHANNEL, val);
}
int main(void)
{
printf("Rotary encoder & PWM demo.\r\n"); // 串口输出相关信息
RotaryEncoderInit(&REVal); // 初始化编码器
PWMCycleModeSet(); // 初始化PWM
PWMDutyRatioSet(max_duty_ratio*step/STEPMAX); // 设置PWM输出占空比
TaskCreation(); // 创建任务
// 任务调度不需要用户指定
return 0;
}
原贴链接:https://bbs.aw-ol.com/topic/4335/
资源获取、问题讨论可以到全志在线开发者社区进行:https://www.aw-ol.com
全志及开发者最新动态可以关注全志在线微信公众号