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4.2 电机转轴转速计算

这里使用一款直流减速电机：

减速比是34（即电机转轴转1圈，电机本身要转34圈）

电机转一圈的物理脉冲数是11

所以，电机转轴转1圈时，可以产生的物理脉冲为34*11=374个，又由于编码器器模式实现了4倍频计数，所以，电机转轴转1圈时，定时器可以计数374×4=1496个。

对于转速的计算，这里使用M法测速（M法测速的具体原理参考之前的文章：），即统计固定时间间隔内的编码器的脉冲数，来计算速度值。

C：编码器单圈总脉冲数

T0：每次的统计时间（单位为秒）

M0：该时间内统计到的编码器脉冲数

比如，对于本次实验的电机，转轴转1圈时，定时器计数1496个，即C=1496个，对应程序中的TOTAL_RESOLUTION。T0可以选择100ms，即0.1s。

程序编写如下，这里通过另外一个定时器7来实现每100ms调用一次calc_motor_rotate_speed()函数来进行转速的实时计算，每次使用read_encoder()读取编码器器的值后，都将计数值CNT设为初始值0，重新开始计数，这样就可以保证每次读到的都是上个100ms的计数值。

另外，这里通过将CNT的uint32类型的计数值， 转为int16类型，就可以利用正负来区分上个100ms电机整体的转动方向（正转CNT从0向上计数，转为int16还是正值；反转CNT从0向下计数，会溢出，转为int16就为负数）。

#define ENCODER_RESOLUTION 11    /*编码器一圈的物理脉冲数*/#define ENCODER_MULTIPLE 4       /*编码器倍频，通过定时器的编码器模式设置*/#define MOTOR_REDUCTION_RATIO 34 /*电机的减速比*//*电机转一圈总的脉冲数(定时器能读到的脉冲数) = 编码器物理脉冲数*编码器倍频*电机减速比 */#define TOTAL_RESOLUTION ( ENCODER_RESOLUTION*ENCODER_MULTIPLE*MOTOR_REDUCTION_RATIO )
// 读取定时器计数值static int read_encoder(void){int encoderNum = 0;encoderNum = (int)((int16_t)(TIM4->CNT)); /*CNT为uint32, 转为int16*/TIM_SetCounter(TIM4, CNT_INIT);/*CNT设初值*/
return encoderNum;}
//计算电机转速（被另一个定时器每100ms调用1次）void calc_motor_rotate_speed(){int encoderNum = 0;float rotateSpeed = 0;
/*读取编码器的值，正负代表旋转方向*/encoderNum = read_encoder();/* 转速(1秒钟转多少圈)=单位时间内的计数值/总分辨率*时间系数 */rotateSpeed = (float)encoderNum/TOTAL_RESOLUTION*10;
printf("encoder: %d\t speed:%.2f rps\r\n",encoderNum,rotateSpeed);}5实验演示

通过串口发送指令，控制另外一个定时器产生指定占空比的PWM来控制电机进行恒速转动，然后测试编码器读到的速度值。

(串口指令用到了字符串切割和串口接收不定长字符的功能，可参考之前的文章：C语言字符串相关函数使用示例 strtok_r strstr strtok atoi与FreeRTOS例程3-串口中断接收不定长的数据与二值信号量的使用中的部分内容，PWM的产生可参考：电机控制基础——定时器基础知识与PWM输出原理)视频中，串口打印的encoder为100ms内读到的编码器器的计数值，正负号代表正反转，speed为根据编码器的计数值计算的电机输出轴的转速，单位为圈每秒。

首先是全速正反转，转速接近5圈每秒。

然后通过调整pwm，使得电机转轴转速接近1圈每秒，由于转1圈的脉冲理论上有1496个，现在是每100ms读一次，所以能读到149个左右，符合理论值。