测速原理

通常的测速方法包括M 法，T 法以及M/T 三种方法。M 法的原则是记下固定时间T 内的脉冲数，所以这种方法比较适宜于高速区；T 法的原则是记下每个编码器脉冲之间的周期T ，所以这种方法比较适宜于低速区；而M/T 法结合了这两种方法的优点，因此测速范围和精度都得到了很好的保证。

Fig.1 M/T 测速

上图阐述了M/T 测速的基本方法。T0由一个定时器决定，而速度采样周期T 由T0之后的第一个脉冲决定，也就是说，T=T0+ΔT 。m1代表时间T 内记下的编码器脉冲数，m2代表与时间T 对应的计数器脉冲数。可以得到以下关系：

60

n f mech = (1) 这里，n: rpm, f mech : Hz.

如果时间T （单位：秒）内电机转了x 圈，则

T f x mech ⋅= (2)

如果时间T 内记下的编码器脉冲数为m1，则

Np m x 41= (3)

如果与时间T 对应的计数器脉冲数为m2，则

C L K f m T 2= (4)

这里Np 为编码器线数, f CLK 为检测时间T 的计数器时钟频率，因此

214m m Np f T x f CLK mech ⋅== (5) 如果定义

Np f K CLK MT 4= (6) 则

21m m K f MT mech ⋅= (7)

Fig.2 编码器信号和计数操作

Fig.3 测速的硬件结构图

通过MTU 实现M/T 测速的过程中需要用到通道0和1，其硬件结构图如图3 所示。通道1中的TCNT_1是一个上/下计数器，它的时钟源是从编码器过来的PGA 和PGB 信号，其相位相差90度，通过脉冲沿检测电路TCNT_1可以记下PGA 和PGB 信号的脉冲沿数，图2给出了TCNT_1和编码器信号之间的关系，因为同时检测PGA 和PGB 信号的上升沿和下降沿，所以TCNT_1频率是PGA 和PGB 信号频率的4倍。通道0中的TCNT_0是一个向上计数器，TGRB_0是TCNT_0的捕获计数器，它被用来记录速度采样周期T 。m1和m2分别代表两次捕获中断之间TCNT_1以及TGRB_0的差值。考虑到电机在低速条件下，m2有可能超过TCNT_0的最大值0FFFFh ，为了解决这个问题，需要记下TCNT_0的上溢次数（n ），所以式（7）变为

)22*(116m n m K f MT mech +⋅

= (8)