中斷方式驅動旋轉編碼器

旋轉編碼器是一種位置傳感器，可將旋鈕的角位置（旋轉）轉換為用于確定旋鈕旋轉方向的輸出信號。

由于其堅固性和良好的數字控制；它們被用于許多應用中，包括機器人技術，CNC機器和打印機。

旋轉編碼器有兩種類型-絕對式和增量式。絕對編碼器為我們提供旋鈕的精確位置（以度為單位），而增量編碼器報告軸已移動了多少增量。

編碼器內部是一個槽形磁盤，該磁盤連接到公共接地引腳C以及兩個接觸針A和B。旋轉旋鈕時，A和B根據旋轉旋鈕的方向以特定順序與公共接地引腳C接觸。

當它們接觸公共接地時，它們會產生信號。當一個引腳先于另一引腳接觸時，這些信號就會彼此錯開90°。這稱為 正交編碼 。

順時針旋轉旋鈕時，首先連接A引腳，然后連接B引腳。逆時針旋轉旋鈕時，首先連接B引腳，然后連接A引腳。

通過跟蹤每個引腳何時與地面連接或與地面斷開，我們可以使用這些信號變化來確定旋鈕的旋轉方向。您可以通過在A更改狀態時觀察B的狀態來做到這一點。

我們搭建電路，如下：

載入方案

我們使用的開發板是 R128-Devkit，需要開發 C906 核心的應用程序，所以載入方案選擇r128s2_module_c906

$ source envsetup.sh 
$ lunch_rtos 1

勾選 GPIO 驅動

mrtos_menuconfig 找到下列驅動

Drivers Options  --- >
    soc related device drivers  --- >
            GPIO devices --- >
                [*] enable GPIO driver
                [*] enbale GPIO hal APIs Test command

編寫程序

打開你喜歡的編輯器，修改文件：lichee/rtos/projects/r128s2/module_c906/src/main.c

引入頭文件

#include < hal_gpio.h >

使用 GPIO 配置引腳

配置 GPIO 的上下拉狀態

使用 hal_gpio_set_pull(gpio_pin_t pin, gpio_pull_status_t pull); 來設置。這里我們設置 PA25 引腳為默認上拉狀態。

hal_gpio_set_pull(GPIOA(25), GPIO_PULL_UP);

配置 GPIO 輸入輸出模式

使用 hal_gpio_set_direction(gpio_pin_t pin, gpio_direction_t direction); 來設置 GPIO 的輸入輸出模式，這里配置為輸入模式。

hal_gpio_set_direction(GPIOA(25), GPIO_DIRECTION_INPUT);

配置 GPIO 的 MUX 功能

GPIO 通常有多種功能，需要配置 MUX 選擇需要的功能，使用 hal_gpio_pinmux_set_function(gpio_pin_t pin, gpio_muxsel_t function_index); 來設置 GPIO 的復用功能，這里配置為GPIO 輸入模式（GPIO_MUXSEL_IN）

hal_gpio_pinmux_set_function(GPIOA(25), GPIO_MUXSEL_IN);

獲取 GPIO 的電平

使用 int hal_gpio_get_data(gpio_pin_t pin, gpio_data_t *data); 來獲取 GPIO 的電平

gpio_data_t gpio_data;
hal_gpio_get_data(GPIOA(25), &gpio_data);

申請配置中斷

使用 hal_gpio_to_irq 方法來申請中斷號。hal_gpio_irq_request 綁定中斷服務，hal_gpio_irq_enable 啟用中斷。這里配置一個

// 存放中斷號
uint32_t irq_clk;
// 申請中斷號
ret = hal_gpio_to_irq(ENC_CLK, &irq_clk);
if (ret < 0){
    printf("gpio to irq error, irq num:%d error num: %dn", irq_clk, ret);
}

// 綁定中斷處理函數
ret = hal_gpio_irq_request(irq_clk, gpio_irq_encode, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, NULL);
if (ret < 0){
    printf("request irq error, irq num:%d error num: %dn", irq_clk, ret);
}

// 啟用中斷
ret = hal_gpio_irq_enable(irq_clk);
if (ret < 0){
    printf("request irq error, error num: %dn", ret);
}

完整代碼

#include < stdio.h >
#include < stdint.h >
#include < string.h >
#include < unistd.h >
#include "interrupt.h"
#include < portmacro.h >
#include < cli_console.h >
#include < aw_version.h >
#include < hal_time.h >
#include < hal_gpio.h >

#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "tinatest.h"

extern int amp_init(void);

// 定義旋轉編碼器的引腳
#define ENC_CLK GPIOA(24)
#define ENC_DT GPIOA(25)
#define ENC_SW GPIOA(29)

// 相關全局變量存儲
int encode_counter = 0;
int encode_current_clk;
int encode_lask_clk;
int current_dir = 0;

// 編碼器中斷處理函數
static hal_irqreturn_t gpio_irq_encode(void *data)
{
    // 獲取引腳的高低電平狀態
    gpio_data_t clk_value = GPIO_DATA_LOW;
    gpio_data_t dt_value = GPIO_DATA_LOW;
    hal_gpio_get_data(ENC_DT, &dt_value);
    hal_gpio_get_data(ENC_CLK, &clk_value);
    
    // 判斷當前數據狀態
    encode_current_clk = clk_value;
    if (encode_current_clk != encode_lask_clk && encode_current_clk == 1){
        // 判斷正反轉
        if (dt_value != encode_current_clk) {
            // 正轉
            encode_counter ++;
            current_dir = 1;
        } else {
            // 反轉
            encode_counter --;
            current_dir = -1;
        }
        printf("Direction = %d, Counter = %dn", current_dir, encode_counter);
    }
    // 刷新當前狀態
    encode_lask_clk = encode_current_clk;
    return 0;
}

void cpu0_app_entry(void *param)
{
    int ret = 0;
    
    // 初始化系統資源
    amp_init();

    // A24 - > CLK, A25 - > DT. A29 - > SW
    hal_gpio_set_pull(ENC_CLK, GPIO_PULL_DOWN_DISABLED);
    hal_gpio_set_direction(ENC_CLK, GPIO_DIRECTION_INPUT);
    hal_gpio_pinmux_set_function(ENC_CLK, GPIO_MUXSEL_IN);

    // 獲取初始編碼器 CLK 狀態
    gpio_data_t clk_data;
    hal_gpio_get_data(ENC_CLK, &clk_data);
    encode_lask_clk = clk_data;

    hal_gpio_set_pull(ENC_DT, GPIO_PULL_DOWN_DISABLED);
    hal_gpio_set_direction(ENC_DT, GPIO_DIRECTION_INPUT);
    hal_gpio_pinmux_set_function(ENC_DT, GPIO_MUXSEL_IN);

    // 存放 CLK，DT 中斷號
    uint32_t irq_clk, irq_dt;

    // 申請 ENC_CLK 為中斷引腳，跳變觸發
    ret = hal_gpio_to_irq(ENC_CLK, &irq_clk);
    if (ret < 0){
        printf("gpio to irq error, irq num:%d error num: %dn", irq_clk, ret);
    }
    // 綁定中斷處理函數
    ret = hal_gpio_irq_request(irq_clk, gpio_irq_encode, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, NULL);
    if (ret < 0){
        printf("request irq error, irq num:%d error num: %dn", irq_clk, ret);
    }
    // 啟用中斷
    ret = hal_gpio_irq_enable(irq_clk);
    if (ret < 0){
        printf("request irq error, error num: %dn", ret);
    }

    // 申請 ENC_DT 為中斷引腳，跳變觸發
    ret = hal_gpio_to_irq(ENC_DT, &irq_dt);
    if (ret < 0){
        printf("gpio to irq error, irq num:%d error num: %dn", irq_dt, ret);
    }
    // 綁定中斷處理函數
    ret = hal_gpio_irq_request(irq_dt, gpio_irq_encode, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH, NULL);
    if (ret < 0){
        printf("request irq error, irq num:%d error num: %dn", irq_dt, ret);
    }
    // 啟用中斷
    ret = hal_gpio_irq_enable(irq_dt);
    if (ret < 0){
        printf("request irq error, error num: %dn", ret);
    }

    vTaskDelete(NULL);
}

結果

旋轉旋轉編碼器即可看到計數變化