[Перевод] Инкрементальный энкодер: подключение и обработка его с помощью AVR (ATmega8/16/32/168/328)16.04.2023 19:46

Этот пример и все соответствующие файлы (makefile, исходный код и заголовочные файлы) свободно доступны в репозитории на GitHub здесь: https://github.com/leuconoeSH/avr-examples/tree/master/rotary-encoder/interrupt. В репозитории также содержатся процедуры для обработки передачи UART.

Метод кода Грея

Второй метод использует код Грея. В этом случае нам не нужны никакие прерывания вообще.

Давайте начнем с процедуры, которая преобразует два состояния на входах A и B (пин PD2 и пин PD3) в двоичное значение из 2 битов, где значение с PD2 будет первым старшим битом, а значение с PD3 будет нулевым старшим битом.

uint8_t read_gray_code_from_encoder(void ) 
{ 
 uint8_t val=0; 

  if(!bit_is_clear(PIND, PD2)) 
	val |= (1<<1); 

  if(!bit_is_clear(PIND, PD3)) 
	val |= (1<<0); 

  return val; 
}

В коде выше мы объявляем 8-битную беззнаковую переменную с начальным значением 0 (00000000b), затем проверяем, есть ли высокий логический уровень на пине PD2, и если есть, то ставим двоичную 1 на бит, который первый справа. Таким образом, мы получаем это значение: 00000010b. Затем мы делаем то же самое со вторым входным пином PD3, единственное отличие состоит в том, что теперь мы устанавливаем значение на позиции 0. Это дает нам 2-битовый код Грея, соответствующий состояниям на входах PD2 и PD3, в переменной val. Это значение может быть равно 0 (00b), 1 (01b), 2(10b) или 3 (11b).

Затем нам просто нужно записать это значение как начальное, и проверить, соответствует ли новое значение последовательности 2→3→1→0 или последовательности 3→2→0→1, после чего мы узнаем, в каком направлении повернулся вал нашего энкодера.

  /* ready start value */ 
  val = read_gray_code_from_encoder(); 

   while(1) 
   { 
	   val_tmp = read_gray_code_from_encoder(); 

	   if(val != val_tmp) 
	   { 
		   if( /*(val==2 && val_tmp==3) ||*/ 
			   (val==3 && val_tmp==1) || 
			   /*(val==1 && val_tmp==0) ||*/ 
			   (val==0 && val_tmp==2) 
			 ) 
		   { 
				UART_putchar(*PSTR("+")); 
		   } 
		   else if( /*(val==3 && val_tmp==2) ||*/ 
			   (val==2 && val_tmp==0) || 
			   /*(val==0 && val_tmp==1) ||*/ 
			   (val==1 && val_tmp==3) 
			 ) 
		   { 
				UART_putchar(*PSTR("-")); 
		   } 

		   val = val_tmp; 
	   } 

	   _delay_ms(1); 
   }

Используя код выше, последовательности 2→3, 1→0, 3→2 и 0→1 были закомментированы, потому что они соответствуют переходному состоянию энкодера, и если бы мы оставили их раскомментированными, то каждый отдельный «клик» энкодера генерировал бы два импульса.

Если мы не хотим включать процедуры энкодера в основной цикл нашей программы, мы можем использовать внутренний таймер/счётчик, чтобы запускать эту процедуру в прерывании каждый раз, когда счётчик переполняется. Весь код будет выглядеть так:

#define F_CPU 8000000						/* crystal f				 */ 
#define UART_BAUD 9600						/* serial transmission speed */ 
#define UART_CONST F_CPU/16/UART_BAUD-1 

#include  
#include  
#include  
#include  
#include  
#include "uart.h" 

uint8_t read_gray_code_from_encoder(void ) 
{ 
 uint8_t val=0; 

  if(!bit_is_clear(PIND, PD2)) 
	val |= (1<<1); 

  if(!bit_is_clear(PIND, PD3)) 
	val |= (1<<0); 

  return val; 
} 

int main(void) 
{ 
  uint8_t val=0, val_tmp =0; 

  /* init UART */ 
  UART_init(UART_CONST); 

  /* set PD2 and PD3 as input */ 
  DDRD &=~ (1 << PD2);				/* PD2 and PD3 as input */ 
  DDRD &=~ (1 << PD3);        
  PORTD |= (1 << PD3)|(1 << PD2);   /* PD2 and PD3 pull-up enabled   */ 

  /* ready start value */ 
  val = read_gray_code_from_encoder(); 

   while(1) 
   { 
	   val_tmp = read_gray_code_from_encoder(); 

	   if(val != val_tmp) 
	   { 
		   if( /*(val==2 && val_tmp==3) ||*/ 
			   (val==3 && val_tmp==1) || 
			   /*(val==1 && val_tmp==0) ||*/ 
			   (val==0 && val_tmp==2) 
			 ) 
		   { 
				UART_putchar(*PSTR("+")); 
		   } 
		   else if( /*(val==3 && val_tmp==2) ||*/ 
			   (val==2 && val_tmp==0) || 
			   /*(val==0 && val_tmp==1) ||*/ 
			   (val==1 && val_tmp==3) 
			 ) 
		   { 
				UART_putchar(*PSTR("-")); 
		   } 

		   val = val_tmp; 
	   } 

	   _delay_ms(1); 
   } 

  return 0; 
}

Весь код (включая makefile, исходный код и заголовочные файлы), а также uart.h и соответствующий uart.c, можно найти в репозитории GitHub здесь: https://github.com/leuconoeSH/avr-examples/tree/master/rotary-encoder/normal.

Заключение

Как вы можете видеть, обработка вращающегося инкрементального энкодера на самом деле очень проста, и большой проблемой является качество самого энкодера и его дребезг. Решением является использование оптического энкодера, но это очень дорогое решение. Например, оптический энкодер может стоить около 100 евро (~140 долларов США), в то время как дешевый механический стоит всего несколько центов. Так что не остается ничего другого, кроме как пожелать вам, мои дорогие читатели, множество успешных экспериментов и проектов с энкодерами!

© Habrahabr.ru