Arduino旋转编码器实战指南：从信号处理到防抖优化

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正交信号本质
增量式编码器通过 A / B 两相输出相位差 90°的方波（正交信号）。顺时针旋转时 A 相领先 B 相 90°，逆时针时反之。每个跳变沿都代表一个最小计数单位（分辨率）。
脉冲计数原理
常见的 EC11 编码器每旋转一格产生 4 个脉冲（A 相上升 / 下降沿 + B 相上升 / 下降沿），通过监测边沿变化顺序判断方向，累计脉冲数换算为旋转角度。

机械抖动(Contact Bounce)
触点式编码器在切换瞬间会产生 5 -10ms 的振荡信号，导致单个物理动作被误判为多次触发
噪声干扰
长导线引入的环境噪声可能产生毛刺脉冲，尤其常见于工业现场
高速丢脉冲
当旋转速度超过中断处理能力时，会丢失脉冲导致计数偏差，常见于电机测速场景

RC 低通滤波设计
典型参数：R=10kΩ, C=100nF（截止频率≈160Hz）
计算公式：f_cutoff = 1/(2πRC)
注意：过大的电容会导致信号边沿变得平缓，影响高速响应
施密特触发器整形
推荐使用 74HC14 等芯片对滤波后信号进行整形，可显著提升信号质量

[IDLE] -- 检测到跳变 --> [DEBOUNCE] -- 稳定时间达标 --> [COUNTING]
                          |                                   |
                          └-- 抖动期间变化 --> [IGNORE]

volatile long encoderPos = 0;
unsigned long lastA = 0;

void interruptA() {unsigned long now = micros();
  if (now - lastA < 2000) return; // 2ms 消抖窗口

  bool aState = digitalRead(PIN_A);
  bool bState = digitalRead(PIN_B);
  encoderPos += (aState == bState) ? 1 : -1;
  lastA = now;
}

// 引脚定义
#define PIN_A 2  // 必须接中断引脚
#define PIN_B 3

// 全局变量
volatile int32_t count = 0;
uint8_t prevState = 0;

// 状态编码：bit0= A 相, bit1= B 相
const uint8_t stateMachine[4][4] = {{0, 1, 3, 2},  // 状态 0 的转移
  {1, 0, 2, 3},  // 状态 1
  {2, 3, 0, 1},  // 状态 2
  {3, 2, 1, 0}   // 状态 3
};

void setup() {pinMode(PIN_A, INPUT_PULLUP);
  pinMode(PIN_B, INPUT_PULLUP);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(PIN_A), updateEncoder, CHANGE);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(PIN_B), updateEncoder, CHANGE);
}

void updateEncoder() {
  static uint32_t lastTime = 0;
  uint32_t now = micros();
  if (now - lastTime < 500) return; // 500μs 消抖

  uint8_t currState = (digitalRead(PIN_A) << 1) | digitalRead(PIN_B);
  uint8_t transition = (prevState << 2) | currState;

  // 有效状态转移：01→10→11→00→01（正向）或反向
  if (transition == 0b0110 || transition == 0b1001 || 
      transition == 0b0011 || transition == 0b1100) {count += (transition == 0b0110 || transition == 0b0011) ? 1 : -1;
  }

  prevState = currState;
  lastTime = now;
}