CN110488705A - 基于全局中断触发识别旋转编码开关的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及旋转编码开关的识别技术，其公开了一种基于全局中断触发识别旋转编码开关的方法，解决不能区分中断触发是上升沿还是下降沿的MCU在适配旋钮开关时，容易出现旋转方向误判的问题。该方法包括：a.将旋转编码开关的两个脉冲信号输出管脚分别与MCU的两个GPIO口对应硬件连接；b.设定MCU的所述两个GPIO的中断触发方式为全局中断触发；c.在旋转编码开关的旋钮转动时，MCU通过两个中断触发器依据设定的中断触发记录规则分别记录所述两个GPIO口的中断触发状态；d.MCU根据设定的识别规则从记录的中断数据中识别出旋钮的旋转方向。

Description

基于全局中断触发识别旋转编码开关的方法

技术领域

本发明涉及旋转编码开关的识别技术，具体涉及一种基于全局中断触发识别旋转编码开关的方法。

背景技术

随着电子技术的发展，各类MCU成为电子产品的信息和操控处理中心，它可以通过高速GPIO口检测电压状态，并能将检测的电压变化以中断触发的方式进行记录，精度可达us级别。

旋转编码开关取代传统的电阻电位器成为常用的操控器件，它的2个管脚连接内部的弹片，在触点之间进行有规律的接触和断开，从而产生脉冲信号，脉冲信号随着左旋和右旋产生不同的时序关系。下面以带档位的旋钮来分析其工作原理：

当处于静止状态时，对于带档位的旋钮，由于其内部自带卡点装置，会自动将弹片卡位在空档位置，此时2个弹片均与触点断开，处于高电平状态。

当向左旋转时(逆时针)，弹片A(对应引脚1pin)先与触点接触，电压先被拉低，随后弹片B(对应引脚2pin)与触点接触，随后电压被拉低，两者产生一个下降沿的时序。

随着旋钮旋转到下一个卡点位置，弹片A先与触点断开，先恢复到高电压，随后弹片B与触点断开，后恢复到高电压，两者产生一个上升沿的时序。

可以看出，在旋转一个档位之间，A和B产生了2次时序差，即一次下降沿时序差和一次上升沿时序差，如图1所示。其中下降沿的时序差是用户旋转产生的结果，后面的上升沿是旋钮内部自带的卡点装置让旋钮产生自动复位功能(即处于静态空挡位置)。同样，右旋时产生相反的时序差，如图2所示。

顺滑型的无档位旋钮工作原理与上类似，只是没有卡点装置，旋转过程中弹片不自动断开触点，脉冲信号是交替高低变化，没有复位过程，如图3所示。

目前行业对旋转编码开关的识别方案为：将编码开关两个管脚A、B输出的信号分别输入到MCU的2个GPIO口中进行旋转方向识别，但其中一个重要前提是：MCU可以区分中断触发是上升沿还是下降沿。其识别过程是：当AB均产生上升沿触发时，即进入了复位识别状态，此时来判定AB的下降沿中断触发时序，判断是AB还是BA，从而识别左旋还是右旋。

这种识别方法存在一个缺陷：其依赖MCU对中断触发性质(上升还是下降)的识别。对于不能区分中断触发是上升沿还是下降沿的MCU，其只能区分中断是否产生，并记录触发数量和时间，而无法区分中断的性质。当应用此类MCU适配旋转编码开关，采用上述行业通用的识别方案时，将出现很大概率的旋转操作的误判，导致适配失败。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种基于全局中断触发识别旋转编码开关的方法，解决不能区分中断触发是上升沿还是下降沿的MCU在适配旋钮开关时，容易出现旋转方向误判的问题。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：

基于全局中断触发识别旋转编码开关的方法，包括：

a.将旋转编码开关的两个脉冲信号输出管脚分别与MCU的两个GPIO口对应硬件连接；

b.设定MCU的所述两个GPIO的中断触发方式为全局中断触发；

c.在旋转编码开关的旋钮转动时，MCU通过两个中断触发器依据设定的中断触发记录规则分别记录所述两个GPIO口的中断触发状态；

d.MCU根据设定的识别规则从记录的中断数据中识别出旋钮的旋转方向。

作为进一步优化，将两个GPIO口分别以A口和B口表示，步骤b中，所述全局中断触发是指当MCU检测到A口或者B口的电压发生变化，均记录为产生了1次中断。

通过全局中断触发方式，当旋钮转动时，MCU检测A、B口的电压发生变化，此时无论电压是从高变到低(下降沿)，或者是从低变到高(上升沿)均记录为产生了1次中断，不需要MCU对上升沿和下降沿进行识别，即不需要区分中断的性质。

作为进一步优化，步骤c中，所述中断触发记录规则包括：

在另外一个GPIO口有中断触发前，同一个GPIO口的多次中断均记录为1次。

根据此规则可以减少因不规则的信号输出而引起的中断记录干扰。

作为进一步优化，步骤d中，所述识别规则包括：

将MCU记录的A、B口的中断数据根据记录时序组合成至多4位的识别码，所述识别码中包括2位中断数据构成的时序码，时序码后跟至多2位中断数据构成的跟随码；MCU根据时序码记录的A、B口的中断产生时序来识别旋钮的旋转的方向。

依据A、B口的中断时序可以体现旋钮的旋转方向，比如：以左旋时，A口对应编码开关的弹片先接触触点，B口对应编码开关的弹片后接触触点为例，A口和B口的中断时序为“AB”，则代表左旋，反之，若为“BA”则代表右旋；因此时序码可以作为MCU判定旋钮的旋转方向的依据，时序码后跟的跟随码是旋钮自动产生的中断，不作为判定旋转方向的依据，因此，通过此识别规则可以识别出旋转编码开关的旋钮转动方向。

作为进一步优化，步骤c中，在记录中断触发状态时，当同一个GPIO口记录的相邻中断间隔≤300us时，将该多次中断视作1次有效中断。

通过有效中断的判定时间来记录有效中断，从而滤除旋钮转动时，因触点和弹片接触和断开瞬间产生杂波干扰，保留正常旋转产生的中断。

作为进一步优化，步骤c中，当MCU检测到两个GPIO口同时无中断的150ms后，对中断记录进行复位，即，清除之前记录的中断数据，将下一次中断作为记录起点；MCU开机后也默认进入中断复位状态。

通过设置中断记录的复位时间，该复位时间大于旋钮旋转时产生的正常中断时间间隔，并且在此基础上尽量短，能够让中断记录尽可能快的复位清零，从而便于及时响应编码开关的旋转指令。

作为进一步优化，步骤c中，当中断记录数据复位后，MCU对两个GPIO口的电压进行检测，并对后续旋钮操作中产生的中断记录按照滤除规则进行滤除；

滤除规则如下：

设定：低电压≤0.7V，高电压≥2.0V；

若检测的两个GPIO口的电压均为高电压，则不滤除中断；

若检测的两个GPIO口的电压均为低电压，则滤除前两个中断；

若检测的两个GPIO口的电压中，一个为高电压，另一个为低电压，则滤除第一个中断。

旋转编码开关是一种机械式装置，因旋转力度、角度以及按键自身差异，会导致其输出的信号并非完全按规律运行，在静止下其A、B口的电压存在3种状态。其中：AB同高是标准状态，AB异高和AB同低是按键过旋或者旋转不到位的状态，后两者属于异常状态。若在异常状态下旋转，则产生的中断也是不规律的，则需要按规则进行滤除，保留有用中断。

本发明的有益效果是：

将旋转编码开关的两个脉冲信号输出管脚分别与MCU的两个GPIO口对应硬件连接，利用MCU的GPIO管脚检测到电压信号发生变化时触发全局中断，根据两个GPIO口之间的中断时序，结合复位机制和中断滤除机制，对干扰因素进行过滤，从而让MCU准确识别旋钮的旋转方向，准确灵敏地响应相关指令。

附图说明

图1为现有技术中档位型编码开关左旋产生的脉冲时序示意图；

图2为现有技术中档位型编码开关右旋产生的脉冲时序示意图；

图3为现有技术中顺滑型编码开关旋转产生的脉冲时序示意图；

图4为本发明中全局中断触发记录的示意图；

图5为本发明中的中断记录复位示意图。

具体实施方式

本发明旨在提出一种基于全局中断触发识别旋转编码开关的方法，解决不能区分中断触发是上升沿还是下降沿的MCU在适配旋钮开关时，容易出现旋转方向误判的问题。其核心思想是：将旋转编码开关的两个脉冲信号输出管脚分别与MCU的两个GPIO口对应硬件连接，利用MCU的GPIO管脚检测到电压信号发生变化时触发全局中断，根据两个GPIO口之间的中断时序，结合复位机制和中断滤除机制，对干扰因素进行过滤，从而让MCU准确识别旋钮的旋转方向，准确灵敏地响应相关指令。

在具体实现上，本发明中的基于全局中断触发识别旋转编码开关的方法，包括：

一、旋转编码开关与MCU的硬件连接：

将旋转编码开关输出脉冲信号的2个管脚分别与MCU的2个GPIO口相连接，并给旋钮连接供电，将旋钮接地管脚接地，完成硬件连接；假设MCU的此两个GPIO口分别以A和B表示；

二、设定MCU的两个GPIO的中断触发方式为全局中断触发：

针对不能区分中断触发是上升沿还是下降沿的MCU，将A和B的中断触发设定为全局触发，即上升和下降均记录为1次同样的中断触发。当旋钮转动时，MCU检测AB管脚的电压发生变化，此时无论电压是从高变到低(下降沿)，或者是从低变到高(上升沿)，均记录为产生了1次中断，也即中断的规则是全局触发，上升沿和下降沿均可作为中断被记录，如图4所示。由2个中断触发器分别记录AB的触发状态。

三、在旋转编码开关的旋钮转动时，MCU通过两个中断触发器依据设定的中断触发记录规则分别记录两个GPIO口的中断触发状态：

在旋转编码开关的旋钮转动时，MCU记录AB口的中断，形成一串中断数据。记录中断的规则为：在另外一个GPIO口有中断触发前，同一个GPIO口的多次中断均记录为1次，例如：

检测的中断数据为：ABABABBBABAABABA

实际记录的中断为：ABABABABABABA,对于B口重复的中断“BBB”只记录为1次，对于A口重复的中断“AA”只记录为1次。

此外，为了避免旋钮转动时，因触点和弹片接触和断开瞬间产生杂波干扰，本发明设置了如下“有效”中断的记录规则：当同一个GPIO口记录的相邻中断间隔≤300us时，即将该多次中断视作1次有效中断。该相邻中断的间隔时间可根据实际情况进行调整，原则是：能滤除杂波，保留正常旋转产生的中断。

当MCU检测到AB管脚同时无中断的150ms后，中断记录进行复位，也即清除之前记录的中断数据，将下一次中断作为记录起点。该中断复位时间可根据实际情况进行调整，原则是：复位时间要大于旋钮旋转时产生的正常中断时间间隔，在以上基础上尽量短，即：让中断记录尽可能快的复位清零；同时设定MCU开机后默认进入中断复位状态，如图5所示。

在中断记录数据复位后，MCU对GPIO口的电压进行检测，并对后续旋钮操作中产生的中断记录进行滤除，从而保留有用中断，滤除规则如下：

当AB同为高电压时，不滤除中断；

当AB同为低电压时，滤除前2个中断；

当AB中一个为高电压，一个为低电压时，滤除第1个中断。

这里我们设定：低电压≤0.7V，高电压≥2.0V。高电压和低电压的判定阈值可根据实际情况进行调整，原则是：高电压要能覆盖上升沿后电压，低电压能覆盖下降沿后的电压。

四、MCU根据设定的识别规则从记录的中断数据中识别出旋钮的旋转方向：

因带档位旋钮旋转一个档位的标准信号输出为：AB下降沿、AB上升沿，是一串4位的中断记录：ABAB或BABA，其中前2次中断为旋转产生，后2次中断为旋钮空挡时的自动复位产生。由于机械旋钮因旋转力度、角度以及按键自身差异，会导致其输出的信号并非完全按规律运行，一次旋转可能会产生2、3、4、5位等的中断。

为识别所有情况下的中断方向，本发明设定了虚拟的4位“识别码”,“识别码”的构成要素为：将MCU记录的AB口中断数据组合成的“识别码”，该“识别码”由最多4位中断组成，若最后一组中断少于4位，则可由2位或者3位中断组成。其存在2种构成方式，即：“ABXX”或者“BAXX”，其中前2位AB或BA是“时序码”，作为MCU判定旋钮的旋转方向的依据，后面2位是“跟随码”，是旋钮自动产生的中断，不作为判定旋转方向的依据。

其中“时序码”必须由2种有效的时序组成，分别是AB或者BA，代表顺时针和逆时针2种旋转方向；“跟随码”由0-2位组成，也就是最多将“时序码”之后的2个有效中断作为“跟随码”，“跟随码”也可以没有，或者只有1位，也可以是2位。

例如：若一次旋钮操作后的中断记录为：ABABABABABABABA,那么识别码分别为：

上述波形可见，一共有4个识别码，其时序码均为:AB，判定为4次顺时针旋转。

综上，本发明利用MCU的GPIO管脚检测到相连的旋转编码开关的输出电压信号发生变化时触发全局中断，根据两个GPIO口之间的中断时序判定旋转方向，并通过设定有效中断、中断复位时间、中断记录规则、GPIO口电压检测、中断滤除机制，以及识别码、时序码、跟随码规则的设定，可以让MCU准确识别旋钮的旋转方向，准确灵敏响应相关指令。

Claims (7)

1.基于全局中断触发识别旋转编码开关的方法，其特征在于，包括：

a.将旋转编码开关的两个脉冲信号输出管脚分别与MCU的两个GPIO口对应硬件连接；

b.设定MCU的所述两个GPIO的中断触发方式为全局中断触发；

c.在旋转编码开关的旋钮转动时，MCU通过两个中断触发器依据设定的中断触发记录规则分别记录所述两个GPIO口的中断触发状态；

d.MCU根据设定的识别规则从记录的中断数据中识别出旋钮的旋转方向。

2.如权利要求1所述的基于全局中断触发识别旋转编码开关的方法，其特征在于，

将两个GPIO口分别以A口和B口表示，步骤b中，所述全局中断触发是指当MCU检测到A口或者B口的电压发生变化，均记录为产生了1次中断。

3.如权利要求1所述的基于全局中断触发识别旋转编码开关的方法，其特征在于，

步骤c中，所述中断触发记录规则包括：

在另外一个GPIO口有中断触发前，同一个GPIO口的多次中断均记录为1次。

4.如权利要求1所述的基于全局中断触发识别旋转编码开关的方法，其特征在于，

步骤c中，在记录中断触发状态时，当同一个GPIO口记录的相邻中断间隔≤300us时，将该多次中断视作1次有效中断。

5.如权利要求1所述的基于全局中断触发识别旋转编码开关的方法，其特征在于，

步骤c中，当MCU检测到两个GPIO口同时无中断的150ms后，对中断记录进行复位，即，清除之前记录的中断数据，将下一次中断作为记录起点；此外，MCU开机后也默认进入中断复位状态。

6.如权利要求5所述的基于全局中断触发识别旋转编码开关的方法，其特征在于，

步骤c中，当中断记录数据复位后，MCU对两个GPIO口的电压进行检测，并对后续旋钮操作中产生的中断记录按照滤除规则进行滤除；

滤除规则如下：

设定：低电压≤0.7V，高电压≥2.0V；

若检测的两个GPIO口的电压均为高电压，则不滤除中断；

若检测的两个GPIO口的电压均为低电压，则滤除前两个中断；

若检测的两个GPIO口的电压中，一个为高电压，另一个为低电压，则滤除第一个中断。

7.如权利要求6所述的基于全局中断触发识别旋转编码开关的方法，其特征在于，

步骤d中，所述识别规则包括：

将MCU记录的A、B口的中断数据根据记录时序组合成至多4位的识别码，所述识别码中包括2位中断数据构成的时序码，时序码后跟至多2位中断数据构成的跟随码；MCU根据时序码记录的A、B口的中断产生时序来识别旋钮的旋转的方向。