Compare commits

..
2 Commits
Author SHA1 Message Date
aZholtikov 9150b05373 doc: added wiki 2026-11-03 19:23:03 +03:00
aZholtikov eb6518f207 doc: updated readme 2026-11-03 19:18:42 +03:00
2 changed files with 257 additions and 5 deletions

No files matched your search

+16 -5
View File
@@ -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
View File
@@ -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"
```