ABZ编码器角度读取实战指南：从基础原理到避坑实践

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ABZ 编码器（增量式编码器）通过输出两路相位差 90°的方波信号（A/ B 相）和零位脉冲信号（Z 相）来记录旋转角度和位置。这种设计允许我们不仅测量旋转角度，还能判断旋转方向。

A/ B 相信号 ：两路正交方波，相位差 90°，旋转方向可通过相位领先关系判断
Z 相信号 ：每转一圈输出一个脉冲，用于绝对位置校准
分辨率 ：取决于编码器线数，常见有 100-5000 线 / 转

在 STM32 上，我们有两种主要实现方式：

硬件解码（推荐）
使用定时器的正交编码器接口模式，自动处理计数方向和脉冲累加

// STM32 HAL 库配置示例
TIM_Encoder_InitTypeDef encoderConfig = {
    .EncoderMode = TIM_ENCODERMODE_TI12,
    .IC1Polarity = TIM_ICPOLARITY_RISING,
    .IC1Selection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI,
    .IC1Prescaler = TIM_ICPSC_DIV1,
    .IC1Filter = 6,  // 适当滤波
    .IC2Polarity = TIM_ICPOLARITY_RISING,
    .IC2Selection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI,
    .IC2Prescaler = TIM_ICPSC_DIV1,
    .IC2Filter = 6
};
HAL_TIM_Encoder_Init(&htim3, &encoderConfig);
HAL_TIM_Encoder_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_ALL);

软件解码
通过 GPIO 中断捕获边沿，需要自行处理计数逻辑，适合低端 MCU

编码器信号常受噪声干扰，我们采用移动平均滤波算法：

#define FILTER_WINDOW 5

int32_t movingAverageFilter(int32_t newValue) {static int32_t buffer[FILTER_WINDOW] = {0};
    static uint8_t index = 0;
    static int32_t sum = 0;

    sum -= buffer[index];
    buffer[index] = newValue;
    sum += newValue;
    index = (index + 1) % FILTER_WINDOW;

    return sum / FILTER_WINDOW;
}

Z 相信号用于绝对位置校准，校准数据需要可靠存储：

// 带 CRC 校验的 EEPROM 存储
void saveCalibrationData(int32_t zeroPos) {uint8_t data[8];
    uint32_t crc;

    memcpy(data, &zeroPos, 4);
    crc = HAL_CRC_Calculate(&hcrc, (uint32_t *)data, 1);
    memcpy(data+4, &crc, 4);

    HAL_FLASH_Unlock();
    // EEPROM 写入操作...
    HAL_FLASH_Lock();}

信号振铃现象
使用双绞线传输信号
在编码器输出端添加 100Ω 终端电阻
必要时增加 RC 滤波电路（典型值：100Ω+100nF）

计数器溢出处理

// 32 位扩展计数器实现
volatile int64_t fullCount = 0;
int32_t lastCount = 0;

void updatePosition() {
    int32_t current = TIM3->CNT;
    int32_t delta = current - lastCount;

    if(delta > 0x7FFF) {  // 向下溢出
        fullCount -= 0x10000 - delta;
    } else if(delta < -0x7FFF) {  // 向上溢出
        fullCount += 0x10000 + delta;
    } else {fullCount += delta;}

    lastCount = current;
}