3. 正交编码器接口与转速计算

任务目标

本案例实现基于C2000系列DSP（以TMS320F280049C为例）的eQEP模块配置，完成对正交编码器信号的解码，并计算电机转子位置与转速。核心内容包括：eQEP引脚初始化、位置计数器配置、单位时间位置差计算转速，以及通过串口输出结果供验证。

硬件连接与依赖

• 编码器A/B信号分别连接至EQEP1A（GPIO24）和EQEP1B（GPIO25），索引信号Z（GPIO26）可选接入。
• 依赖driverlib库（C2000Ware），需在工程中包含eqep.h、gpio.h、sysctl.h、uart.h头文件。
• 编码器线数（PPR）需根据实际硬件修改宏ENCODER_PPR。

核心实现

#include "driverlib.h"
#include "device.h"

#define ENCODER_PPR    1000    // 编码器每圈脉冲数
#define SPEED_CALC_MS  100     // 转速计算周期(ms)

volatile uint32_t g_position = 0;
volatile int32_t  g_speed_rpm = 0;
volatile uint32_t g_last_pos = 0;

// 初始化eQEP1为正交计数模式
void EQEP1_Init(void)
{
    // 启用eQEP1时钟
    SysCtl_enablePeripheral(SYSCTL_PERIPH_CLK_EQEP1);

    // 配置GPIO24/25为EQEP1A/1B功能
    GPIO_setPinConfig(GPIO_24_EQEP1A);
    GPIO_setPinConfig(GPIO_25_EQEP1B);
    GPIO_setDirectionMode(24, GPIO_DIR_MODE_IN);
    GPIO_setDirectionMode(25, GPIO_DIR_MODE_IN);
    GPIO_setQualificationMode(24, GPIO_QUAL_ASYNC);
    GPIO_setQualificationMode(25, GPIO_QUAL_ASYNC);

    // 配置eQEP模块
    EQEP_setDecoderConfig(EQEP1_BASE,
        EQEP_CONFIG_2X_RESOLUTION |        // 2倍频（A/B边沿计数）
        EQEP_CONFIG_QUADRATURE_MODE);       // 正交计数模式

    EQEP_setPositionCounterConfig(EQEP1_BASE,
        EQEP_POSITION_RESET_IDX,            // 索引信号复位
        0xFFFFFFFF);                        // 最大计数

    EQEP_setPositionCounter(EQEP1_BASE, 0);
    EQEP_setLatchMode(EQEP1_BASE, EQEP_LATCH_WINDOW_ENABLE);
    EQEP_setCaptureLatchMode(EQEP1_BASE, EQEP_CAPTURE_CLOCK_DIV_1);
}

// 读取当前位置（带方向）
uint32_t EQEP1_GetPosition(void)
{
    return EQEP_getPositionCounter(EQEP1_BASE);
}

// 定时计算转速（在定时器中断中调用，周期100ms）
void Speed_Calculate(void)
{
    uint32_t cur_pos = EQEP1_GetPosition();
    int32_t delta = (int32_t)(cur_pos - g_last_pos);
    g_last_pos = cur_pos;
    g_position = cur_pos;

    // 转速 = 脉冲差 / (PPR*2) / 时间(分钟)
    // 时间 = SPEED_CALC_MS/1000/60 分钟
    float rev = (float)delta / (ENCODER_PPR * 2);
    float minutes = (float)SPEED_CALC_MS / 60000.0f;
    g_speed_rpm = (int32_t)(rev / minutes);
}

void main(void)
{
    Device_init();
    EQEP1_Init();

    // 配置定时器0，周期100ms触发中断
    CPUTimer_setPeriod(CPUTIMER0_BASE, 100000);
    CPUTimer_registerInterrupt(CPUTIMER0_BASE, &Speed_Calculate);
    CPUTimer_enableInterrupt(CPUTIMER0_BASE);
    CPUTimer_startTimer(CPUTIMER0_BASE);

    // 串口初始化（用于输出结果）
    UART_init(UART0_BASE, 9600);

    while(1)
    {
        // 主循环中可通过调试器观察g_position和g_speed_rpm
        DEVICE_DELAY_US(500000);
    }
}

运行与验证

1. 将代码烧录至F280049C LaunchPad，编码器A/B接入GPIO24/25。
2. 在CCS调试模式下，将g_position和g_speed_rpm添加至Expressions窗口。
3. 手动旋转编码器轴：g_position应随旋转方向递增或递减；g_speed_rpm应显示当前转速（正负代表方向）。
4. 通过标准：以恒定速度旋转编码器，观察g_speed_rpm数值稳定且与实测转速（如用手持转速表）误差在±5%以内；反向旋转时数值符号翻转。

关键说明

• 本代码使用2倍频模式，因此每圈计数值为PPR×2。若编码器为1000线，则每圈2000个计数。
• 转速计算周期SPEED_CALC_MS需与定时器中断周期一致（本例100ms），修改时需同步调整。
• 索引信号Z未强制使用，若需精确定位可接入GPIO26并配置EQEP_POSITION_RESET_IDX为索引复位模式。
• 实际工程中建议增加速度低通滤波，但本案例为演示最小实现，未包含滤波逻辑。