1. 编码器基础与选型：增量式 vs 式
做电机驱动这些年，我经手过的编码器少说也有十几种。从最简单的增量式光电编码器，到带 SSI 接口的多圈值编码器，每种都有它的脾气。今天咱们先把基础打牢——选错了编码器，后面驱动写得再好也白搭。
1.1 增量式编码器：简单但有个致命缺点
增量式编码器的工作原理，说白了就是数脉冲。码盘上刻着一圈明暗相间的条纹，光通过条纹被接收器检测到，每转过一个条纹就输出一个脉冲。
它只告诉你「动了多少」，不告诉你「现在在哪」。所以每次上电，你都得先回一次零点。我记得有个项目，客户抱怨设备每次开机都要花 10 秒找原点，后来一查，用的就是增量式编码器。
- A 相 / B 相：相位差 90°，用来判断正反转
- Z 相（零位）：每圈一个脉冲，用于回零校准
分辨率怎么算？比如码盘有 1000 线，经过 4 倍频处理，一圈就是 4000 个脉冲。我习惯这么算：分辨率 = 线数 × 4。但要注意，4 倍频是靠 A/B 相的上升沿和下降沿拼出来的，不是编码器本身精度提高了。
1.2 式编码器：上电就知道位置
式编码器就不一样了。码盘上刻的不是条纹，而是一圈圈格雷码。每个位置对应唯一的二进制码，上电就能读出当前角度。
你想想看，这省了多少事？不用回零，不怕掉电丢位置。工业机器人、数控机床这些场合，几乎清一色用值编码器。
| 特性 | 增量式 | 式 |
|---|---|---|
| 上电位置 | 未知，需回零 | 立即知道 |
| 掉电记忆 | 无 | 有（多圈型） |
| 分辨率 | 取决于线数 + 倍频 | 取决于位数（如 17 位 = 131072 圈） |
| 抗干扰 | 脉冲易受干扰 | 数字信号，抗干扰强 |
| 成本 | 低 | 高 |
1.3 分辨率与精度：别搞混了
很多人把分辨率和精度混为一谈。我刚开始做驱动时也犯过这个错。
分辨率是编码器能感知到的最小位移。比如 17 位值编码器，一圈能分 131072 份，分辨率就是 360°/131072 ≈ 0.0027°。
精度是实际位置和测量位置之间的误差。它受码盘加工误差、安装偏心、温度漂移等因素影响。一个 17 位的编码器，精度可能只有 ±0.01°。
1.4 ABZ 接口与 SSI 接口
接口协议决定了你怎么读数据。这里重点说两种最常见的。
ABZ 接口（增量式）
A 相和 B 相输出方波，相位差 90°。Z 相每圈一个脉冲。驱动里用定时器捕获上升沿和下降沿，就能算速度和位置。
// 伪代码：ABZ 信号处理
if (A_rising && B_high) direction = FORWARD;
if (A_rising && B_low) direction = REVERSE;
position += direction ? +1 : -1;SSI 接口（式）
SSI 是同步串行接口，用时钟线和数据线传输位置值。主设备发时钟脉冲，编码器在时钟下降沿输出数据位。
我调试 SSI 时踩过一个坑：时钟频率太高，编码器跟不上，数据全是乱的。后来老老实实按手册把时钟降到 500kHz，问题就解决了。
// SSI 读取流程（简化）
for (i = 0; i < BITS; i++) {
CLK_HIGH;
delay_ns(100); // 时钟高电平保持时间
data |= (MISO << (BITS - 1 - i));
CLK_LOW;
delay_ns(100);
}1.5 选型考量：我一般这么选
选编码器没有万能公式，但有几个原则可以参考：
- 看应用场景：普通电机控制，增量式够用；机器人、数控机床，必须值。
- 看环境：振动大、油污多的地方，磁编码器比光电编码器靠谱。
- 看接口：主控有定时器捕获就用 ABZ，有 SPI 就用 SSI，别硬上。
- 看成本：增量式几十块，值几百上千，别杀鸡用牛刀。
1.6 知识体系总览
下面这张图把本章的核心知识点串起来了。我建议你保存下来，后面写驱动时随时对照。