Arduino UNO读绝对值编码器的SSI信号

liangquan

从淘宝上买了一个绝对值编码器，其链接如下：

https://item.taobao.com/item.htm ... &_u=niluasi6bca

经过在论坛上询问，得知应该用SSI信号来读取该编码器的角度。对SSI信号不了解，通过查找资料，才用如下方法进行读取。

1. 电路图：


2. 程序代码

1. int pinCLK = 11;  // OC2A上输出脉冲，对于Arduino UNO来说，OC2A引脚是11号（PB3）
   
2. int pinCSn = 10;  // 使能
   
3. int pinD0 = 9;    // 资料
   
4. unsigned int value = 0;
   
5. unsigned int valueTmp = 0;
   
6. int j = 0;
   
7. void setup()
   
8. {
   
9.   cli();  // 停止中断
   
10. 
    
11.   Serial.begin(9600);
    
12.   pinMode(pinCLK, OUTPUT);
    
13.   pinMode(pinCSn, OUTPUT);
    
14.   pinMode(pinD0, INPUT);
    
15.   
    
16.   // 用定时器2发送脉冲，应该采用比较匹配输出模式，non-PWM 模式，比较匹配时OC2A清零
    
17.   TCCR2A = 1 << COM2A1 | 1 << WGM21;
    
18.   TCCR2B = 1 << CS21 | 1 << CS20;   // 内部时钟，32分频（16M/32 = 0.5MHz），CTC模式
    
19.   TCNT2 = 0x00;   // 初始化计数值
    
20.   /*
    
21.         0.5MHz/100000Hz = 5
    
22.   */
    
23.   OCR2A = 0x4;  // OCR2 = 0x4(4) ，（4+1)*(1/0.5MHz) = 10us，也就是发出的脉冲周期是10us
    
24.   
    
25.   TIMSK2 |= (1 << OCIE2A);  // 允许定时器比较匹配中断
    
26. 
    
27.   sei();  // 允许中断
    
28. }
    
29. 
    
30. void loop()
    
31. {
    
32.   delay(100);
    
33.   getPosition();  // 取得编码器当前角度值
    
34. }
    
35. 
    
36. // 中断
    
37. ISR(TIMER2_COMPA_vect)
    
38. {
    
39.   // 每当比较匹配时，发送一个负缘信号
    
40.   j++;
    
41.   value = ((value|digitalRead(pinD0)) << 1);  // 当发送一个负缘信号时，读取D0位的值
    
42.   // 间隔10us送10个正负变化
    
43.   if (j == 10)
    
44.   {
    
45.     cli();    // 停止中断
    
46. 
    
47.     digitalWrite(pinCSn, HIGH);
    
48.     digitalWrite(pinCLK, HIGH);
    
49.     delayMicroseconds(1); // 延时1us
    
50. 
    
51.     digitalWrite(pinCSn, LOW);
    
52.     delayMicroseconds(1); // 延时1us
    
53.    
    
54.     valueTmp = ((value >> 1) & 0x3FF);  // 多移动了一位，再移动回来，然后与10为1相与，实际上是取低10位
    
55.     value = 0;
    
56. 
    
57.     sei();    // 允许中断
    
58.   }
    
59. }
    
60. /*
    
61. // 格雷码转换成二进制
    
62. const unsigned int GraytoDecimal(unsigned int x)
    
63. {
    
64.   int i;
    
65.   for(i=0;(1<<i)<sizeof(x)*8;i++)
    
66. 　{
    
67. 　 x ^= x >> (1 << i);
    
68. 　}
    
69.   return x;
    
70. }
    
71. */
    
72. 
    
73. // 将二进制格雷码转换成二进制编码
    
74. void getPosition()
    
75. {
    
76.   int i;
    
77.   float angle = 0.0;
    
78.   unsigned int x = valueTmp;
    
79. 
    
80.   for (i=0; (1<<i)<sizeof(x)*8; i++)
    
81.   {
    
82.     x^=x>>(1<<i);
    
83.   }
    
84. 
    
85.   //x = GraytoDecimal(x);
    
86.   angle = 360.0 * x / 1024;
    
87.   Serial.println(angle);
    
88. }
    

复制代码

3. 运行结果


我什么地方出了错误，得不到正确结果呢？

croma

你 setup 有執行嗎?
中斷的寫法好怪 @@"
你是想 10us 執行一次中斷嗎? 似乎太快了

ISR(TIMER2_COMPA_vect)
{
    cli();    // 停止中斷

    valueTemp = 0;
    digitalWrite(pinCSn, HIGH);
    digitalWrite(pinCLK, HIGH);
    delayMicroseconds(1); // 延時1us

    digitalWrite(pinCSn, LOW);
    delayMicroseconds(1); // 延時1us

    digitalWrite(pinCLK, LOW);
    delayMicroseconds(1); // 延時1us
    digitalWrite(pinCLK, HIGH);

    // 讀取角度資料
    for(int i = 0; i < 10; ++i) {
        delayMicroseconds(1); // 延時1us
        digitalWrite(pinCLK, LOW);
        valueTemp <<= 1;
        valueTemp |= digitalRead(pinD0);
        digitalWrite(pinCLK, HIGH);
    }
    value = valueTemp;
   
    // 接著讀狀態資料
    for(int i = 0; i < 6; ++i) {
        delayMicroseconds(1); // 延時1us
        digitalWrite(pinCLK, LOW);
        valueTemp <<= 1;
        valueTemp |= digitalRead(pinD0);
        digitalWrite(pinCLK, HIGH);
    }
    digitalWrite(pinCSn, HIGH);
   
    sei();    // 允許中斷
}

liangquan

croma 发表于 2016-11-24 00:49
你 setup 有執行嗎?
中斷的寫法好怪 @@"
你是想 10us 執行一次中斷嗎? 似乎太快了

谢谢您的指导，真是太感谢了！

我原来的思路是用定时中断产生CLK的周期脉冲，而您的程序是用for循环+delay来产生脉冲，我没有想到。

按您的思路我重新编写了程序：

1. int pinCLK = 12;  // 时钟
   
2. int pinCSn = 10;  // 使能
   
3. int pinD0 = 9;    // 资料
   
4. unsigned int valueTmp = 0;
   
5. unsigned int value = 0;
   
6. void setup()
   
7. {
   
8.   Serial.begin(9600);
   
9.   pinMode(pinCLK, OUTPUT);
   
10.   pinMode(pinCSn, OUTPUT);
    
11.   pinMode(pinD0, INPUT);
    
12.   
    
13.   // 用定时器2定时中断，采用比较匹配输出模式，CTC模式，NORMAL port operation
    
14.   TCCR2A = 1 << WGM21;
    
15.   TCCR2B = 1 << CS22 | 1 << CS21 | 1 << CS20;   // 内部时钟，1024分频（16M/1024 = 15625），CTC模式
    
16.   TCNT2 = 0x00;   // 初始化计数值
    
17.   /*
    
18.         15625/100Hz(10ms) = 156.25 = 156
    
19.   */
    
20.   OCR2A = 0x9B;  // OCR2A = 0x9B(155) ，（155+1)*(1/15625) = 10ms，也就是定时中断的周期是10ms
    
21.   
    
22.   TIMSK2 |= (1 << OCIE2A);  // 允许定时器比较匹配中断
    
23. }
    
24. 
    
25. void loop()
    
26. {
    
27.   delay(1000);
    
28.   getPosition();  // 取得编码器当前角度值
    
29. }
    
30. 
    
31. // 中断
    
32. ISR(TIMER2_COMPA_vect)
    
33. {
    
34.   cli();    // 停止中断
    
35. 
    
36.   valueTmp = 0;
    
37.   digitalWrite(pinCSn, HIGH);
    
38.   digitalWrite(pinCLK, HIGH);
    
39.   delayMicroseconds(1);   // 延时1us
    
40. 
    
41.   digitalWrite(pinCSn, LOW);
    
42.   delayMicroseconds(1);   // 延时1us
    
43. 
    
44.   digitalWrite(pinCLK, LOW);
    
45.   delayMicroseconds(1);   // 延时1us
    
46.   digitalWrite(pinCLK, HIGH);
    
47. 
    
48.   // 读取角度资料
    
49.   for(int i=0; i < 10; i++)
    
50.   {
    
51.     delayMicroseconds(1);
    
52.     digitalWrite(pinCLK, LOW);
    
53.     valueTmp <<= 1;
    
54.     valueTmp |= digitalRead(pinD0);   
    
55.     digitalWrite(pinCLK, HIGH);
    
56.   }
    
57. 
    
58.   value = valueTmp;
    
59. 
    
60.   // 接着读状态能资料
    
61.   for(int i=0; i<6; i++)
    
62.   {
    
63.     delayMicroseconds(1);
    
64.     digitalWrite(pinCLK, LOW);
    
65.     valueTmp <<= 1;
    
66.     valueTmp |= digitalRead(pinD0);
    
67.     digitalWrite(pinCLK, HIGH);
    
68.   }
    
69.   digitalWrite(pinCLK, HIGH);
    
70.   
    
71.   sei();    // 允许中断
    
72. }
    
73. 
    
74. // 获取角度值
    
75. void getPosition()
    
76. {
    
77.   int i;
    
78.   float angle = 0.0;
    
79.   unsigned int x = value;
    
80.   
    
81.   // 将二进制格雷码转换成二进制编码
    
82.   for (i=0; (1<<i)<sizeof(x)*8; i++)
    
83.   {
    
84.     x^=x>>(1<<i);
    
85.   }
    
86. 
    
87.   angle = 360.0 * x / 1024;
    
88.   Serial.println(angle);
    
89. }
    

复制代码

这回能读到0~360°的角度值了，但是还是有问题！！！

如下：
1. 数据不稳定，如下图，有波动，按说明书上的写，应该很稳定；


2. 我尝试向一个方向转动编码器（从编码器尾部看是逆时针转动编码器），数据不连续，如下图，我只转动很小的角度，却一下从125°跳到349°；


3. 再转动，又从349跳到288


4. 我是向一个方向转动的编码器，可是数据一会减、一会增，如下两图：



---------------------------------------------------------------
我觉得程序还有小问题，但不大，您还能帮帮我么？

croma

編碼器只說是 1024 階的絕對值，好像沒提過是格雷碼，直接顯示 value 看看會不會在 0～1024間循環

liangquan

croma 发表于 2016-11-25 00:54
編碼器只說是 1024 階的絕對值，好像沒提過是格雷碼，直接顯示 value 看看會不會在 0～1024間循環

太感谢您了，问题终于解决了！！！

谢谢您一步一步、不厌其烦的指导，终于实现正确的读数了！！！原来是我画蛇添足，非要进行一下格雷码的转换。

下面是成功的程序：

1. /*
   
2. * 尝试增加脉冲频率的周期，由1us变为2us
   
3. * 改周期没能解决问题，尝试取消格雷码转换
   
4. */
   
5. int pinCLK = 12;  // 时钟
   
6. int pinCSn = 10;  // 使能
   
7. int pinD0 = 9;    // 资料
   
8. unsigned int valueTmp = 0;
   
9. unsigned int value = 0;
   
10. void setup()
    
11. {
    
12.   Serial.begin(9600);
    
13.   pinMode(pinCLK, OUTPUT);
    
14.   pinMode(pinCSn, OUTPUT);
    
15.   pinMode(pinD0, INPUT);
    
16.   
    
17.   // 用定时器2定时中断，采用比较匹配输出模式，CTC模式，NORMAL port operation
    
18.   TCCR2A = 1 << WGM21;
    
19.   TCCR2B = 1 << CS22 | 1 << CS21 | 1 << CS20;   // 内部时钟，1024分频（16M/1024 = 15625），CTC模式
    
20.   TCNT2 = 0x00;   // 初始化计数值
    
21.   /*
    
22.         15625/100Hz(10ms) = 156.25 = 156
    
23.   */
    
24.   OCR2A = 0x9B;  // OCR2A = 0x9B(155) ，（155+1)*(1/15625) = 10ms，也就是定时中断的周期是10ms
    
25.   
    
26.   TIMSK2 |= (1 << OCIE2A);  // 允许定时器比较匹配中断
    
27. }
    
28. 
    
29. void loop()
    
30. {
    
31.   delay(1000);
    
32.   getPosition();  // 取得编码器当前角度值
    
33. }
    
34. 
    
35. // 中断
    
36. ISR(TIMER2_COMPA_vect)
    
37. {
    
38.   cli();    // 停止中断
    
39. 
    
40.   valueTmp = 0;
    
41.   digitalWrite(pinCSn, HIGH);
    
42.   digitalWrite(pinCLK, HIGH);
    
43.   delayMicroseconds(1);   // 延时1us
    
44. 
    
45.   digitalWrite(pinCSn, LOW);
    
46.   delayMicroseconds(1);
    
47. 
    
48.   digitalWrite(pinCLK, LOW);
    
49.   delayMicroseconds(1);
    
50.   digitalWrite(pinCLK, HIGH);
    
51. 
    
52.   // 读取角度资料
    
53.   for(int i=0; i < 10; i++)
    
54.   {
    
55.     delayMicroseconds(1);
    
56.     digitalWrite(pinCLK, LOW);
    
57.     valueTmp <<= 1;
    
58.     valueTmp |= digitalRead(pinD0);   
    
59.     digitalWrite(pinCLK, HIGH);
    
60.   }
    
61. 
    
62.   value = valueTmp;
    
63. 
    
64.   // 接着读状态能资料
    
65.   for(int i=0; i<6; i++)
    
66.   {
    
67.     delayMicroseconds(1);
    
68.     digitalWrite(pinCLK, LOW);
    
69.     valueTmp <<= 1;
    
70.     valueTmp |= digitalRead(pinD0);
    
71.     digitalWrite(pinCLK, HIGH);
    
72.   }
    
73.   digitalWrite(pinCLK, HIGH);
    
74.   
    
75.   sei();    // 允许中断
    
76. }
    
77. 
    
78. // 获取角度值
    
79. void getPosition()
    
80. {
    
81.   int i;
    
82.   float angle = 0.0;
    
83.   unsigned int x = value;
    
84. /*  
    
85.   // 将二进制格雷码转换成二进制编码
    
86.   for (i=0; (1<<i)<sizeof(x)*8; i++)
    
87.   {
    
88.     x^=x>>(1<<i);
    
89.   }
    
90. */
    
91.   angle = 360.0 * value / 1024;
    
92.   Serial.println(angle);
    
93. }
    

复制代码

采集界面：


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对您的帮助再次表示感谢！！！

croma

liangquan 发表于 2016-11-25 08:53
太感谢您了，问题终于解决了！！！

谢谢您一步一步、不厌其烦的指导，终于实现正确的读数了！！！原 ...

恭喜你~ 好好玩吧~