Compare commits
2
Commits
0a9a177289
..
main
| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
|
|
9150b05373 | ||
|
|
eb6518f207 |
No files matched your search
@@ -12,7 +12,7 @@
|
|||||||
|
|
||||||
## Using
|
## Using
|
||||||
|
|
||||||
In an existing project, run the following command to install the components:
|
In an existing project, run the following command to install the component:
|
||||||
|
|
||||||
```bash
|
```bash
|
||||||
cd ../your_project/components
|
cd ../your_project/components
|
||||||
@@ -25,7 +25,9 @@ In the application, add the component:
|
|||||||
#include "zh_tachometer.h"
|
#include "zh_tachometer.h"
|
||||||
```
|
```
|
||||||
|
|
||||||
## Example
|
## Examples
|
||||||
|
|
||||||
|
### Basic Example
|
||||||
|
|
||||||
```c
|
```c
|
||||||
#include "zh_tachometer.h"
|
#include "zh_tachometer.h"
|
||||||
@@ -39,13 +41,22 @@ void app_main(void)
|
|||||||
config.a_gpio_number = GPIO_NUM_26;
|
config.a_gpio_number = GPIO_NUM_26;
|
||||||
config.b_gpio_number = GPIO_NUM_27;
|
config.b_gpio_number = GPIO_NUM_27;
|
||||||
config.encoder_pulses = 3600;
|
config.encoder_pulses = 3600;
|
||||||
zh_tachometer_init(&config, &tachometer_handle);
|
esp_err_t ret = zh_tachometer_init(&config, &tachometer_handle);
|
||||||
|
if (ret != ESP_OK)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
printf("Tachometer initialization error\n");
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
for (;;)
|
for (;;)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
uint16_t value = 0;
|
uint16_t value = 0;
|
||||||
zh_tachometer_get(&tachometer_handle, &value);
|
ret = zh_tachometer_get(&tachometer_handle, &value);
|
||||||
printf("Tachometer value is %d rpm.\n", value);
|
if (ret == ESP_OK)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
printf("Tachometer value is %u rpm.\n", value);
|
||||||
|
}
|
||||||
vTaskDelay(100 / portTICK_PERIOD_MS);
|
vTaskDelay(100 / portTICK_PERIOD_MS);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
zh_tachometer_deinit(&tachometer_handle);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
```
|
```
|
||||||
+241
@@ -0,0 +1,241 @@
|
|||||||
|
# Описание компонента zh_tachometer
|
||||||
|
|
||||||
|
**zh_tachometer** — драйвер для ESP-IDF, измеряющий скорость вращения на основе квадратурного энкодера. Компонент использует периферийный модуль PCNT ESP32 в режиме квадратурного декодера для подсчёта импульсов энкодера и ESP-Timer, работающего с частотой 100 Гц, для периодического считывания накопленного значения и вычисления оборотов в минуту (RPM). Результатом является неблокирующий, совместимый с RTOS интерфейс, подходящий для мониторинга скорости двигателей.
|
||||||
|
|
||||||
|
Компонент поддерживает одновременную работу нескольких тахометров, каждый из которых использует собственный модуль PCNT и таймер.
|
||||||
|
|
||||||
|
## Основные возможности
|
||||||
|
|
||||||
|
- **Поддержка квадратурного энкодера** — подсчёт импульсов по двум фазам (A/B) через периферийный модуль PCNT в режиме квадратурного декодера.
|
||||||
|
- **Автоматический расчёт RPM** — вычисление оборотов в минуту на основе настраиваемого количества импульсов на полный оборот энкодера.
|
||||||
|
- **Периодическое дискретное считывание** — ESP-Timer запускается с частотой 100 Гц (интервал 10 мс) для чтения накопленного счёта PCNT и перевода в RPM.
|
||||||
|
- **Настраиваемые подтягивающие резисторы GPIO** — возможность включения или отключения внутренних подтягивающих резисторов для линий A и B энкодера.
|
||||||
|
- **Фильтр глитчей PCNT** — подавление ложных переходов с настройкой 1000 нс через встроенный фильтр PCNT.
|
||||||
|
- **Поддержка нескольких тахометров** — каждый тахометр использует отдельный модуль PCNT и таймер ESP-Timer.
|
||||||
|
|
||||||
|
## Внутреннее устройство
|
||||||
|
|
||||||
|
### Структура `zh_tachometer_handle_t`
|
||||||
|
|
||||||
|
Внутренняя структура тахометра содержит ссылки на все используемые периферийные модули, последнее вычисленное значение RPM и конфигурацию энкодера.
|
||||||
|
|
||||||
|
| Поле | Тип | Описание |
|
||||||
|
| ------ | ----- | ---------- |
|
||||||
|
| `pcnt_unit_handle` | `pcnt_unit_handle_t` | Управляющий объект модуля PCNT для квадратурного декодирования |
|
||||||
|
| `pcnt_channel_a_handle` | `pcnt_channel_handle_t` | Управляющий объект канала PCNT A (детектор фронтов) |
|
||||||
|
| `pcnt_channel_b_handle` | `pcnt_channel_handle_t` | Управляющий объект канала PCNT B (детектор фронтов) |
|
||||||
|
| `esp_timer_handle` | `esp_timer_handle_t` | Управляющий объект ESP-Timer для дискретного считывания RPM (100 Гц) |
|
||||||
|
| `value` | `volatile uint16_t` | Последнее вычисленное значение RPM (абсолютное, направление отбрасывается) |
|
||||||
|
| `encoder_pulses` | `uint16_t` | Количество импульсов на один полный оборот энкодера |
|
||||||
|
|
||||||
|
Структура является непрозрачной для вызывающего кода — доступ осуществляется только через публичные функции API.
|
||||||
|
|
||||||
|
### Структура конфигурации `zh_tachometer_init_config_t`
|
||||||
|
|
||||||
|
Передаётся в функцию `zh_tachometer_init()` для настройки пин GPIO, подтягивающих резисторов и коэффициента импульсов на оборот.
|
||||||
|
|
||||||
|
| Поле | Тип | Описание |
|
||||||
|
| ------ | ----- | ---------- |
|
||||||
|
| `a_gpio_number` | `gpio_num_t` | Номер GPIO линии фазы A энкодера |
|
||||||
|
| `b_gpio_number` | `gpio_num_t` | Номер GPIO линии фазы B энкодера |
|
||||||
|
| `pullup` | `bool` | Включение или отключение подтягивающих резисторов GPIO |
|
||||||
|
| `encoder_pulses` | `uint16_t` | Количество импульсов на один полный оборот энкодера |
|
||||||
|
|
||||||
|
По умолчанию `ZH_TACHOMETER_INIT_CONFIG_DEFAULT()` устанавливает GPIO в `GPIO_NUM_MAX`, подтягивание в `true`, а импульсы в `0`.
|
||||||
|
|
||||||
|
### Управление памятью
|
||||||
|
|
||||||
|
Память для структуры `zh_tachometer_handle_t` выделяется через `heap_caps_calloc()` с флагом `MALLOC_CAP_8BIT` при вызове `zh_tachometer_init()` и освобождается через `heap_caps_free()` при вызове `zh_tachometer_deinit()`. Управляющие объекты PCNT и ESP-Timer освобождаются через соответствующие функции ESP-IDF API (`pcnt_del_unit()`, `pcnt_del_channel()`, `esp_timer_delete()`).
|
||||||
|
|
||||||
|
## API (интерфейс)
|
||||||
|
|
||||||
|
### Инициализация и освобождение
|
||||||
|
|
||||||
|
| Функция | Описание |
|
||||||
|
|---------|----------|
|
||||||
|
| `zh_tachometer_init()` | Создаёт объект тахометра, настраивает ESP-Timer (100 Гц) и периферийный модуль PCNT в режиме квадратурного декодера с фильтром глитчей |
|
||||||
|
| `zh_tachometer_deinit()` | Останавливает модуль PCNT, удаляет каналы и точки наблюдения, удаляет ESP-Timer и освобождает память объекта |
|
||||||
|
|
||||||
|
### Получение данных
|
||||||
|
|
||||||
|
| Функция | Описание |
|
||||||
|
|---------|----------|
|
||||||
|
| `zh_tachometer_get()` | Возвращает последнее вычисленное значение RPM. Значение является абсолютным (направление вращения отбрасывается), функция не блокирует выполнение и не обращается к периферийному модулю PCNT напрямую |
|
||||||
|
|
||||||
|
## Потокобезопасность
|
||||||
|
|
||||||
|
1. **Общий доступ к данным** — последнее значение RPM хранится в поле `value` с квалификатором `volatile`, что обеспечивает корректное чтение из любого контекса. Функция `zh_tachometer_get()` просто копирует значение из структуры, не требуя блокировок.
|
||||||
|
|
||||||
|
2. **Контекст таймера** — обратный вызов ESP-Timer выполняется в контексте задачи `esp_timer service task` (метод диспетчеризации `ESP_TIMER_TASK` по умолчанию), а не из прерывания. Блокирующие или длительные операции в обратном вызове следует избегать.
|
||||||
|
|
||||||
|
## Алгоритмы
|
||||||
|
|
||||||
|
### Формула расчёта RPM
|
||||||
|
|
||||||
|
Обратный вызов ESP-Timer выполняется каждые 10 мс (100 Гц). За этот интервал считывается накопленное значение PCNT, обнуляется и преобразуется в RPM по формуле:
|
||||||
|
|
||||||
|
```
|
||||||
|
RPM = (count * 100.0 / (4.0 * pulses_per_rev)) * 60.0
|
||||||
|
```
|
||||||
|
|
||||||
|
Где:
|
||||||
|
|
||||||
|
- `count` — накопленное значение PCNT за 10 мс.
|
||||||
|
- `100.0` — масштабный коэффициент для перевода 10 мс в секунду (1000 мс / 10 мс).
|
||||||
|
- `4.0` — коэффициент квадратурного кодирования: 4 фронта за один цикл (фазы A и B имеют сдвиг 90°).
|
||||||
|
- `pulses_per_rev` — количество импульсов на полный оборот энкодера, задаётся в конфигурации.
|
||||||
|
- `60.0` — перевод оборотов в секунду в обороты в минуту.
|
||||||
|
|
||||||
|
Результат берётся по модулю (`fabsf()`) — направление вращения игнорируется, возвращается абсолютное значение RPM.
|
||||||
|
|
||||||
|
### Конфигурация PCNT
|
||||||
|
|
||||||
|
Модуль PCNT настраивается в режиме квадратурного декодера:
|
||||||
|
|
||||||
|
- Канал A: фронт по фазе A вызывает увеличение (`INCREASE`) или уменьшение (`DECREASE`) счётчика в зависимости от уровня фазы B.
|
||||||
|
- Канал A: уровень фазы A удерживает счёт (`KEEP`) или инвертирует направление (`INVERSE`).
|
||||||
|
- Канал B: фронт по фазе B вызывает увеличение или уменьшение счётчика в зависимости от уровня фазы A (обратное каналу A).
|
||||||
|
- Канал B: уровень фазы B удерживает или инвертирует направление (обратное каналу A).
|
||||||
|
- Фильтр глитчей: 1000 нс.
|
||||||
|
- Точки наблюдения: ±32767 для обнаружения переполнения.
|
||||||
|
- Накопление: включено (`accum_count = true`).
|
||||||
|
|
||||||
|
### Процесс деинициализации
|
||||||
|
|
||||||
|
При вызове `zh_tachometer_deinit()` ресурсы освобождаются в строгом порядке:
|
||||||
|
|
||||||
|
1. Остановка ESP-Timer (`esp_timer_stop`).
|
||||||
|
2. Удаление ESP-Timer (`esp_timer_delete`).
|
||||||
|
3. Остановка PCNT (`pcnt_unit_stop`).
|
||||||
|
4. Отключение PCNT (`pcnt_unit_disable`).
|
||||||
|
5. Удаление точек наблюдения: +32767, затем -32767.
|
||||||
|
6. Удаление каналов A и B (`pcnt_del_channel`).
|
||||||
|
7. Удаление модуля PCNT (`pcnt_del_unit`).
|
||||||
|
8. Освобождение памяти объекта (`heap_caps_free`).
|
||||||
|
9. Обнуление указателя на объект.
|
||||||
|
|
||||||
|
Все шаги используют `ZH_ERROR_CHECK_CONT` — ошибка логируется, но процесс деинициализации продолжается до полного освобождения ресурсов.
|
||||||
|
|
||||||
|
## Примеры использования
|
||||||
|
|
||||||
|
### Базовое использование
|
||||||
|
|
||||||
|
```c
|
||||||
|
#include "zh_tachometer.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
zh_tachometer_handle_t *tachometer_handle = NULL;
|
||||||
|
|
||||||
|
void app_main(void)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
esp_log_level_set("zh_tachometer", ESP_LOG_ERROR);
|
||||||
|
|
||||||
|
zh_tachometer_init_config_t config = ZH_TACHOMETER_INIT_CONFIG_DEFAULT();
|
||||||
|
config.a_gpio_number = GPIO_NUM_26;
|
||||||
|
config.b_gpio_number = GPIO_NUM_27;
|
||||||
|
config.encoder_pulses = 3600;
|
||||||
|
|
||||||
|
esp_err_t ret = zh_tachometer_init(&config, &tachometer_handle);
|
||||||
|
if (ret != ESP_OK)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
printf("Tachometer initialization error: %s\n", esp_err_to_name(ret));
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
for (;;)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
uint16_t value = 0;
|
||||||
|
ret = zh_tachometer_get(&tachometer_handle, &value);
|
||||||
|
if (ret == ESP_OK)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
printf("Current RPM: %u\n", value);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(100));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
zh_tachometer_deinit(&tachometer_handle);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
```
|
||||||
|
|
||||||
|
### Настройка с отключёнными подтягивающими резисторами
|
||||||
|
|
||||||
|
```c
|
||||||
|
#include "zh_tachometer.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
zh_tachometer_handle_t *tachometer_handle = NULL;
|
||||||
|
|
||||||
|
void app_main(void)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
esp_log_level_set("zh_tachometer", ESP_LOG_ERROR);
|
||||||
|
|
||||||
|
zh_tachometer_init_config_t config = ZH_TACHOMETER_INIT_CONFIG_DEFAULT();
|
||||||
|
config.a_gpio_number = GPIO_NUM_12;
|
||||||
|
config.b_gpio_number = GPIO_NUM_13;
|
||||||
|
config.pullup = false;
|
||||||
|
config.encoder_pulses = 1800;
|
||||||
|
|
||||||
|
esp_err_t ret = zh_tachometer_init(&config, &tachometer_handle);
|
||||||
|
if (ret != ESP_OK)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
printf("Tachometer initialization error: %s\n", esp_err_to_name(ret));
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
uint16_t rpm_value = 0;
|
||||||
|
ret = zh_tachometer_get(&tachometer_handle, &rpm_value);
|
||||||
|
if (ret == ESP_OK)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
printf("RPM value: %u\n", rpm_value);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
zh_tachometer_deinit(&tachometer_handle);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
```
|
||||||
|
|
||||||
|
## Логирование
|
||||||
|
|
||||||
|
Компонент использует ESP-IDF логирование с тегом `"zh_tachometer"`.
|
||||||
|
|
||||||
|
```c
|
||||||
|
esp_log_level_set("zh_tachometer", ESP_LOG_ERROR);
|
||||||
|
```
|
||||||
|
|
||||||
|
Доступные уровни: `ESP_LOG_ERROR`, `ESP_LOG_INFO`. Макрос `ZH_LOGI` выводит информационные сообщения о начале и завершении операций. Макрос `ZH_LOGE` выводит сообщения об ошибках с указанием файла, строки и имени кода ошибки.
|
||||||
|
|
||||||
|
## Ошибки
|
||||||
|
|
||||||
|
| Код | Описание |
|
||||||
|
| ----- | ---------- |
|
||||||
|
| `ESP_OK` | Успешное выполнение |
|
||||||
|
| `ESP_ERR_INVALID_ARG` | Неверный аргумент: `config` или `handle` равен NULL, `encoder_pulses` равен нулю, номера GPIO недействительны или совпадают, `*handle` или `value` равен NULL |
|
||||||
|
| `ESP_ERR_INVALID_STATE` | Объект тахометра уже инициализирован (`*handle` не равен NULL) |
|
||||||
|
| `ESP_ERR_NO_MEM` | Не удалось выделить память для объекта тахометра |
|
||||||
|
| `ESP_FAIL` | Ошибка инициализации или конфигурации PCNT, ошибка создания или запуска ESP-Timer |
|
||||||
|
|
||||||
|
## Ограничения
|
||||||
|
|
||||||
|
1. **Переполнение PCNT счётчика** — модуль PCNT использует точки наблюдения на ±32767. При высоких значениях RPM накопленный счётчик может переполниться. Необходимо убедиться, что комбинация количества импульсов на оборот и ожидаемого диапазона RPM остаётся в безопасных пределах.
|
||||||
|
|
||||||
|
2. **Абсолютное значение RPM** — направление вращения игнорируется. Компонент возвращает только модуль скорости, без информации о направлении.
|
||||||
|
|
||||||
|
3. **16-битное значение RPM** — возвращаемое значение имеет тип `uint16_t`, максимальное значение — 65535. При очень высоких скоростях вращения значение может не поместиться.
|
||||||
|
|
||||||
|
4. **Один GPIO на фазу** — каждая фаза энкодера (A и B) должна быть назначена на отдельный GPIO. Назначение одинакового номера GPIO на обе фазы вернёт ошибку `ESP_ERR_INVALID_ARG`.
|
||||||
|
|
||||||
|
## Требования для сборки
|
||||||
|
|
||||||
|
- ESP-IDF (фреймворк для ESP32)
|
||||||
|
- FreeRTOS (входит в состав ESP-IDF)
|
||||||
|
- Компонент ESP-IDF `pulse_cnt` (драйвер PCNT)
|
||||||
|
- Компонент ESP-IDF `esp_timer` (ESP-Timer)
|
||||||
|
- Компонент ESP-IDF `driver` (GPIO driver)
|
||||||
|
|
||||||
|
## Установка
|
||||||
|
|
||||||
|
```bash
|
||||||
|
cd ваш_проект/components
|
||||||
|
git clone https://github.com/aZholtikov/zh_tachometer
|
||||||
|
```
|
||||||
|
|
||||||
|
```c
|
||||||
|
#include "zh_tachometer.h"
|
||||||
|
```
|
||||||
Reference in new issue
Block a user