❓ 编码器时如何判断方向与计数？

由于A/B相的信号总是相差90°，假如选择A相上升沿触发中断，当码盘正转时，B相为低电平；反转时，B相则为高电平，如此，即可通过B相的电平高低来判断码盘的旋转方向

至于旋转角度及速度则可以通过对A/B相的上升沿计数来实现。例如，码盘旋转一圈，编码器会输出360个上升沿，通过计数就可以知道旋转角度；计算每分钟码盘旋转的角度，就可以知道转速

三、定时器编码器接口3.1 编码器接口原理编码器接口实际上是一种硬件中断，当GPIO输入正交编码器的信号符合条件，触发中断，按照预定模式实现CNT的自增或者自减，以达到获取编码器位置、旋转方向及旋转速度的目的。

如下图中，当TI1上升沿时，TI2低电平时，计数器向上计数；当编码器旋转方向改变时，TI2信号发生了翻转，当TI1上升沿时，TI2为高电平，计数器向下计数。

此外，编码器还具有一定的抗干扰能力，在中间的毛刺阶段，TI1信号出现了锯齿波动，由于TI2的信号未发生改变，实际计数器计数值则处于自稳定状态。

STM32每个高级定时器和通用定时器都拥有1个编码器接口

3.2 编码器接口结构编码器接口的两个输入引脚借用了输入捕获的通道1和通道2，通道3和通道4不能接编码器；GPIO接口输入信号经滤波器可以滤掉信号的一些毛刺，边沿检测器极性选择则决定是否对信号进行反相操作

编码器接口工作时不会使用72MHz内部时钟和时基单元初始化时设置的计数方向，此时计数时钟和计数方向均处于编码器接口托管的状态，计数器的自增和自减受编码器控制

3.3 编码器接口的配置编码器接口工作涉及GPIO、时基单元、编码器接口、输入捕获

开启时钟（TIM、GPIO）并配置时钟模式；GPIO初始化及参数配置；时基单元初始化及参数配置；输入捕获单元初始化及参数配置（滤波器与极性选择）；配置编码器接口；定时器中断使能开启；四、补码操作4.1 什么是补码操作？补码（Two's Complement）是计算机中表示有符号整数的一种二进制编码方式，主要用于简化加减法运算（计算机的运算器只有加法运算器，没有减法运算器），并统一处理正负数的运算逻辑；原码、反码、补码的产生过程就是为了解决计算机做减法和引入符号位的问题。

补码通过将负数转换为等效的正数加法形式，使得计算机能够用同一套电路处理所有整数运算。其核心思想是模运算（溢出自动舍弃高位），确保了运算的高效性和正确性

4.2 补码的定义正数的补码：与其原码（直接二进制形式）相同

示例：十进制数 +5 的8位补码为 00000101

负数的补码：

先写出该负数绝对值的原码；

按位取反（得到反码）；

最后加1

示例：十进制数 -5 的补码计算：

绝对值原码：00000101按位取反：11111010加1：11111011 → 即 5 的8位补码4.3 补码的核心优势统一加减法运算：减法可转换为加法（A - B = A + (-B)），无需额外硬件处理符号位。

示例：计算 5 - 3 → 转换为 5 + (-3)：

5 的补码：000001013 的补码：11111101相加结果：(1)00000010（进位溢出被舍弃）→ 结果为 2。消除双零问题：原码和反码中存在 +0 和 0，补码中零仅一种表示（全0）。

符号位参与运算：最高位既是符号位（0正1负），也参与数值计算。

4.4 补码的表示范围n位补码的范围为：

2(n-1) 到 2(n-1) - 1示例：

8位补码：-128（10000000）到 +127（01111111）。16位补码：-32768 到 +32767。4.5 补码与原码的转换补码 → 原码：

若最高位为0（正数），原码与补码相同；

若最高位为1（负数），按位取反后加1。

示例：补码 11111011（-5）：

取反：00000100加1：00000101 → 原码为 10000101（符号位恢复）。4.6 为什么计算机使用补码？运算高效：无需区分正负数，直接进行二进制加法。硬件简化：只需加法器即可完成加减法，降低电路复杂度。统一表示：消除双零问题，逻辑一致性更强。五、小试牛刀程序：TIM编码器接口测量电机速度

期望结果：电机速度跟随旋转编码器旋钮的旋转角度方向同步变化；同时，OLED显示旋转编码器旋转角度与编码器接口同步测量的电机速度

🛠 实验环境

硬件：STM32F10C8T6开发板 + ST-LINK模块 + OLED显示屏 + 编码器电机 + 旋转编码器 + TB6612电机驱动软件：Keil5 + VSCode依赖库：STM32标准库电路布局：

实现思路：

外部中断实现旋转编码器的方向计数1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556#include "stm32f10x.h" // Device headerint16_t Num; void RotaryEncoder_Init(void){ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); GPIO_InitTypeDef GPIOInitSturcture; GPIOInitSturcture.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; GPIOInitSturcture.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11; GPIOInitSturcture.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIOInitSturcture); GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource10); EXTI_InitTypeDef EXTIInitSturcture; EXTIInitSturcture.EXTI_Line = EXTI_Line10; EXTIInitSturcture.EXTI_LineCmd = ENABLE; EXTIInitSturcture.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; EXTIInitSturcture.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; EXTI_Init(&EXTIInitSturcture); NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); NVIC_InitTypeDef NVICInitSturcture; NVICInitSturcture.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn; NVICInitSturcture.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVICInitSturcture.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; NVICInitSturcture.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; NVIC_Init(&NVICInitSturcture);}int16_t EncoderNum_Get(void){ return Num;}void EXTI15_10_IRQHandler(void){ if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line10) == SET) { //if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_10) == 1) //�����ж�ȥ�����ݶ��� //{ if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0) { Num --; } else { Num ++; } //} EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line10); //����жϱ�־λ }}TIM2的输出比较功能实现PWM输出，定时中断进行1s定时（1s测一次电机速度）12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061626364656667#include "stm32f10x.h" // Device header#include "Timer.h"void PWM_Init(void){ /*配置GPIO*/ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 配置timer2时钟 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //TIM_ETRClockMode2Config(TIM2, TIM_ExtTRGPSC_OFF, TIM_ExtTRGPolarity_NonInverted, 0x04); // TIM�ⲿʱ��ģʽ2->GPIO TIM_InternalClockConfig(TIM2);// TIM内部时钟配置 /* ʱ����Ԫ��ʼ��:PWM频率为10000hz*/ TIM_TimeBaseInitTypeDef TimerInitStructure; TimerInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; // 不分频 TimerInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 向上计数 TimerInitStructure.TIM_Period = 100 - 1; TimerInitStructure.TIM_Prescaler = 7200 - 1; TimerInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TimerInitStructure); /* 定时中断开启*/ TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE); /* NVIC配置*/ NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); NVIC_InitTypeDef NVIC_InitSturcture; NVIC_InitSturcture.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn; NVIC_InitSturcture.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_InitSturcture.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; NVIC_InitSturcture.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2; NVIC_Init(&NVIC_InitSturcture); // TIM输出比较配置，用于电机速度控制 TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure); TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //输出比较使能开启 TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; TIM_OC2Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure); /*TIM使能开启*/ TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);}void TIM2_IRQHandler(void) // 每1s计算一次电机速度{ if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET) //检查指定的TIM中断发生与否:TIM 中断源 { Time_Count ++; if (Time_Count>100) { speed = Encoder_Speed_Get(); Time_Count = 0; } } TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); //清除TIMx的中断待处理位:TIM 中断源 }TIM3编码器接口实现对电机速度的测量1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556575859606162636465666768697071727374757677787980#include "stm32f10x.h" // Device headerint16_t TIM3_Circle_Count;void Encoder_Init(void){ // GPIO时钟及TIM3时钟开启 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); // GPIO配置 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; // GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 时基单元配置 TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure; TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 1 - 1; TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 65535 -1; TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure); // 输入捕获配置 TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure; TIM_ICStructInit(&TIM_ICInitStructure); TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1; TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x10; TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure); TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2; TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x10; TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStructure); // 编码器接口配置 TIM_EncoderInterfaceConfig(TIM3, TIM_EncoderMode_TI12, TIM_ICPolarity_Rising, TIM_ICPolarity_Rising); // NVIC中断配置 NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update );//清除中断和捕获标志位 TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update, ENABLE); TIM_ClearFlag(TIM3, TIM_FLAG_Update); // TIM3中断使能开启 TIM_SetCounter(TIM3,0); TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); }int16_t Encoder_Speed_Get(void){ uint16_t value_1; int16_t value_2; value_1=TIM_GetCounter(TIM3);//获取当前计数值 TIM_SetCounter(TIM3,0);//将当前计数值清零 value_2 = TIM3_Circle_Count;//获取溢出次数 TIM3_Circle_Count = 0;//溢出次数清零 return value_1 + value_2*65535;//计算总计数值}void TIM3_IRQHandler(){ if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) //判断如果是定时器溢出中断 { //DIR==0，判断当前计数方向，如果是向上计数表示正转，则溢出次数++ if((((TIM3->CR1)>>4) & 0x01)==0) TIM3_Circle_Count++; //DIR==1，向下计数表示反转，溢出次数-- else TIM3_Circle_Count--; } TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update ); //清除中断标志}六、参考资料江科大STM32入门教程STM32F10xxx参考手册STM32F103xx固件函数库用户手册二进制数的原码、反码、补码（详解）【视频】补码怎么来的？