C51旋转编码器代码实战：从基础原理到避坑指南

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旋转编码器在嵌入式系统中很常见，但新手使用时经常会遇到几个头疼的问题：

信号抖动问题：机械触点闭合时会产生高频抖动，导致误触发。比如旋转一格却触发多次中断。
资源占用问题：传统轮询方式需要 CPU 不断检查引脚状态，严重影响其他任务执行效率。
方向判断问题：逻辑处理不当会导致顺时针和逆时针旋转判断错误，比如 A 相和 B 相信号边沿顺序搞反。

轮询方式
优点：实现简单，不依赖中断资源
缺点：CPU 占用率高（可能达到 80% 以上），响应延迟大
中断方式
优点：实时性强，CPU 占用率低（<5%）
缺点：需要合理配置中断优先级，代码复杂度稍高

推荐使用中断方式，特别适合实时性要求高的场景。

采用 四状态机 设计（状态转换图如下）：

stateDiagram
    [*] --> IDLE
    IDLE --> STATE_A: A 下降沿
    STATE_A --> STATE_B: B 下降沿(顺时针)
    STATE_A --> STATE_C: B 上升沿(逆时针)
    STATE_B --> IDLE: 完成计数
    STATE_C --> IDLE: 完成计数

使用定时器记录两次有效触发的时间差 Δt，通过公式计算转速：

RPM = (60 / (N * Δt))
其中 N 为编码器每转脉冲数

// 编码器接口定义
#define ENCODER_A P3_2
#define ENCODER_B P3_3

void GPIO_Init() {
    // 配置为输入模式
    P3M1 |= 0x0C;  // 设置 P3.2/P3.3 为高阻输入
    P3M0 &= ~0x0C;

    // 启用下降沿中断
    IT1 = 1;       // 下降沿触发
    EX1 = 1;       // 使能 INT1 中断
    EA = 1;        // 全局中断使能
}

// 编码器状态枚举
typedef enum {
    ENC_IDLE,
    ENC_STATE_A,
    ENC_STATE_B,
    ENC_STATE_C
} EncoderState;

volatile EncoderState state = ENC_IDLE;
volatile int32_t pulseCount = 0;

// 中断服务函数
void Encoder_ISR() __irq {
    static uint8_t lastA, lastB;
    uint8_t currentA = ENCODER_A;
    uint8_t currentB = ENCODER_B;

    switch(state) {
        case ENC_IDLE:
            if(!currentA && lastA) {  // A 下降沿
                state = ENC_STATE_A;
            }
            break;

        case ENC_STATE_A:
            if(!currentB && lastB) {  // B 下降沿
                pulseCount++;  // 顺时针
                state = ENC_IDLE;
            } else if(currentB && !lastB) {  // B 上升沿
                pulseCount--;  // 逆时针
                state = ENC_IDLE;
            }
            break;
    }

    lastA = currentA;
    lastB = currentB;
}

// 定时器 1 用于速度测量
uint16_t lastCapture = 0;
float currentRPM = 0;

void Timer1_ISR() __irq {
    uint16_t now = TH1 << 8 | TL1;
    uint16_t delta = now - lastCapture;

    // 假设编码器为 20 脉冲 / 转
    if(delta > 0) {currentRPM = 60.0 / (20 * delta * (12.0/11059200));
    }

    lastCapture = now;
}