正交編碼器接口QEI功能概述

典型的增量式編碼器包括一個放置在電機(jī)傳動軸上的開槽的輪子和一個用于檢測該輪上槽口的發(fā)射器/ 檢測器模塊。通常，有三個輸出，分別為:A相、B相和索引(INDEX)，所提供的信息可被解碼，用以提供有關(guān)電機(jī)軸的運(yùn)動信息，包括距離和方向。

A相(QEA)和B相(QEB)這兩個通道間的關(guān)系是惟一的。如果A相超前B相，那么電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向被認(rèn)為是正向的。如果A相落后B相，那么電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向則被認(rèn)為是反向的。第三個通道稱為索引脈沖，每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生一個脈沖，作為基準(zhǔn)用來確定絕對位置。編碼器產(chǎn)生的正交信號可以有四種各不相同的狀態(tài)(01，00，10，11)。請注意，當(dāng)旋轉(zhuǎn)的方向改變時，這些狀態(tài)的順序與此相反(11，10，00，01)。正交解碼器捕捉相位信號和索引脈沖，并將信息轉(zhuǎn)換為位置脈沖的數(shù)字計數(shù)值。通常，當(dāng)傳動軸向某一個方向旋轉(zhuǎn)時，該計數(shù)值將遞增計數(shù);而當(dāng)傳動軸向另一個方向旋轉(zhuǎn)時，則遞減計數(shù)。選擇"x4"測量模式，QEI邏輯在A相和B相輸入信號的上升沿和下降沿都使位置計數(shù)器計數(shù)，可以為確定編碼器位置提供更高精度的數(shù)據(jù)(更多位置計數(shù))。

正交編碼器接口(QEI)模塊提供了與增量式編碼器的接口。QEI由對A相和B相信號進(jìn)行解碼的正交解碼器邏輯以及用于累計計數(shù)值的遞增/ 遞減計數(shù)器組成。

QEI 模塊包括:

· 三個輸入引腳，即兩個相位信號和一個索引脈沖

· 提供計數(shù)器脈沖和計數(shù)方向的正交解碼器

· 16 位遞增/遞減位置計數(shù)器

· 計數(shù)方向狀態(tài)

· X2和X4計數(shù)分辨率

· 兩種位置計數(shù)器復(fù)位模式

· 通用16 位定時器/計數(shù)器模式

· 由QEI或計數(shù)器事件產(chǎn)生的中斷

QEI模塊對正交編碼器轉(zhuǎn)輪所產(chǎn)生的兩位格雷碼進(jìn)行解碼，從而通過位置計數(shù)器累計值計算位置，以及確定旋轉(zhuǎn)的方向。另外，該接口還能夠捕獲編碼轉(zhuǎn)輪運(yùn)行時的速率。

位置積分器和速度捕獲功能可以單獨(dú)使用，但是在使能速度捕獲前必須先使能位置積分器才可以。phA和phB這兩個相位信號在被QEI模塊解碼前可以進(jìn)行交換，以改變正向和反向的意義和糾正系統(tǒng)的錯誤接線。

QEI模塊支持兩種信號操作模式:正交相位模式和時鐘/方向模式。在正交相位模式中，編碼器產(chǎn)生兩個相位差為90度的時鐘信號，它們的邊沿關(guān)系被用來確定旋轉(zhuǎn)的方向。在時鐘/方向模式中，編碼器產(chǎn)生一個時鐘信號和一個方向信號來分別表示步長和旋轉(zhuǎn)方向。QEI模塊配置為何種模式主要依賴于所選用的碼盤是何種類型。

群星系列單片機(jī)自帶的QEI模塊，在控制方面提供了極大的方便，在許多電機(jī)控制領(lǐng)域都可以勝任其職能。

當(dāng)在正交模式時，phA的邊沿超前與phB的邊沿時，位置計數(shù)器在每檢測到一個邊沿就加1，phA的邊沿落后與phB的邊沿時，位置計數(shù)器在每檢測到一個邊沿就減1。當(dāng)一對上升沿和下降沿出現(xiàn)在其中一個相位上，而在另一個相位上沒有任何邊沿時，旋轉(zhuǎn)方向已經(jīng)發(fā)生了改變。

在時鐘和方式模式下，當(dāng)方向信號為高電平時，位置計數(shù)器在每檢測到一個邊沿就加1;當(dāng)方向信號為低電平時，位置計數(shù)器在每檢測到一個邊沿就減1。位置計數(shù)器的值在感測到索引脈沖或者達(dá)到最大位置時會復(fù)位。

QEI模塊里面自帶一個定時器，設(shè)置定時器的定時時間，在預(yù)設(shè)的時間周期內(nèi)，獲取捕獲到的pha和phB的邊沿數(shù)目，此數(shù)目與編碼器的速率成正比例。軟件初始化QEI時，設(shè)置好捕獲的模式和捕獲的邊沿對象，并設(shè)置好定時器的時間，即可讀取在預(yù)設(shè)時間內(nèi)的邊沿數(shù)，就可以換算出編碼器的速率。

QEI模塊可以在以下4種情況下產(chǎn)生中斷: