STM32 ＋HALでエンコーダモードを使用してみる

2019年6月4日2020年6月11日

STM32マイコンのペリフェラル関連記事を一覧にまとめました。

STM32記事まとめ

STM32関連の記事が増えてきたのでまとめを作りました。開発環境関連 Visual Studio Code + Makefile環 ...

https://garberas.com/archives/2151

STM32のタイマーにはエンコーダモードがあります。使用例として挙げると、距離速度を計測するために使用されているモーターについているエンコーダや、磁気式の自作エンコーダの値の取得に使っています。

エンコーダモードの使い方がわかりづらかったのでまとめていきたいと思います。

使用するマイコンはSTM32F405RGTです。

Contents

1. リファレンスマニュアルを確認する
2. STM32CubeMXの設定
3. ソースコード実装
4. さいごに
- 4.1. 参考文献

リファレンスマニュアルを確認する

STM32F405のリファレンスマニュアルには次のように書いてあります。

RM0090より

RM0090より

データシートより以下のことがわかりました。

2つの入力をとれる
回転方向をとれる
AutoReloadResistorの0~設定した値(16bit)の間でカウントする
カウントされたデータはタイマーのカウンタレジスタの中に入る

TIM1,TIM8のカウントレジスタは以下のようになってました。

RM0090より

書き込み、読み込みが可能ということがわかりました。

あとは、HALドライバでカウントレジスタにどのようにアクセスをすればいいか、エンコーダモードをどのようにスタートさせていいかがわかれば動かせそうということがわかります。

以上のことを踏まえてSTM32CubeMxでの設定を行っていきます。

STM32CubeMXの設定

今回は、TIM1をエンコーダモードに設定し、エンコーダの値を確認するためにUSART3を有効化しました。

また、エンコーダモードでエンコーダのパルスをカウントした値は、0からAutoReloadResistorの設定値までの間の値を取得するようになるので最大値を16bitの最大値である65535に設定しました。

ペリフェラルごとにファイルをわけるようにして、コードを生成してもらいましょう。

ソースコード実装

HALのドライバマニュアルを見てみると、HAL_TIM_Encoder_Startという関数でエンコーダモードをスタートさせることができるということがわかりました。

UM1725より

しかし、TIMのCNTレジスタをどのように参照すればいいのかが見つけられなかったので¹生成されたソースコードから探していきたいと思います。

私が使用しているVisual Studio Codeでは、定義に移動することができるので、TIM1のインスタンスから移動していきたいと思います。

移動をしていった結果見つけることができたものは以下の通りです。

stm32f405xx.hより

TIM＿TypeDef

データシートと見比べて、アドレスもあっていることからここで定義されているCNTアドレスにアクセスをすればよさそうということがわかりました。

また、TIM_HandleTypeDefのインスタンスにはアドレスが受け渡されているだけであり、TIM1がTIM_TypeDefで定義されていたので、TIM1->CNTのようにアクセスが可能であることがわかりました。

stm32f405xx.hより

stm32f405xx.hより

これらのことを踏まえて次の手順でエンコーダの値を取得します。

TIM1のカウントレジスタからデータを読み取る
TIM1のカウントレジスタの値をリセット
uint16_t型の値をintf16_tで受け取る。そのため、enc_buffの値が32767以上の場合はマイナスとして受け取り、それ以外のときは、プラスとして受け取る²。
取得したデータを返す

実装したソースコードは以下の通りです。

int16_t get_encoder( void )
{
  int16_t count = 0;
  uint16_t enc_buff = TIM1->CNT;
  TIM1->CNT = 0;

  if( enc_buff > 32767 ){
    count = (int16_t)enc_l_buff;
  } else {
    count = (int16_t)enc_l_buff;
  }

  return count;
}

#include ~ 
//(省略) 
// 関数のプロトタイプ宣言をちゃんとしておくこと。
 
int main()
  // initは省略


  /* USER CODE BEGIN 2 */
  setbuf( stdout, NULL );
　int32_t count_total = 0;
  HAL_TIM_Encoder_Start( &htim1, TIM_CHANNEL_ALL ); // encoder start
  /* USER CODE END 2 */

  while( 1 ) 
  {
    printf( "encoder = %drn", get_encoder(), count_total );
    count_total += get_encoder();
  }
}

これで、取得時、取得データの合計を表示することができるはずです。