04｜编码器与运动反馈：从 QEI 计数到 RPM 和距离

电机驱动解决“怎样施加输出”，编码器解决“车轮实际怎样运动”。当前工程使用 MSPM0G35XX 的硬件 QEI 统计左右正交编码器，周期性转换为 RPM，并累加为左右轮距离。

1. 为什么使用 A/B 两相信号

正交编码器输出相位错开的 A、B 两路脉冲。QEI 外设不仅能统计边沿，还能根据相位顺序判断方向。相比在 GPIO 中断里手工计数，硬件 QEI 把高频边沿处理交给定时器，更适合稳定获取车轮位移。

empty.syscfg 中可以确认：

这些属于“已由配置确认”。轮径、减速比与每圈计数则是软件换算参数，仍需与实际机械结构保持一致。

Motor_Start() 启动 QEI，并保存左右计数器的初始值。每次 Motor_GetSpeed() 调用时读取当前 16 位计数，再计算：

本周期增量 = 当前计数 - 上次计数

代码把差值转换为有符号 16 位数，因此能够在正常采样间隔下处理计数器回绕，并保留方向。随后应用编码器极性修正，把“车体前进”统一为正反馈。

🚫 Caution

这种回绕处理建立在单个采样周期内计数变化不跨越有符号半量程的前提上。若周期过长或转速异常高，差值会产生歧义。

驱动使用本周期脉冲增量、总分辨率和真实经过时间计算转速：

RPM = 增量计数 × 60000
      ─────────────────
      每圈总计数 × 周期毫秒数

Task_Encoder() 不固定假设每次都恰好相隔 10 ms，而是用系统 tick 计算实际间隔，并在异常零值时回退到控制周期。这样能降低调度抖动对速度换算的直接影响。

结果分别写入 Encoder_Actual_Val[MOTOR_LEFT_INDEX] 和 Encoder_Actual_Val[MOTOR_RIGHT_INDEX]，成为两个独立速度环的反馈。

单周期增量还会累加到 MotorEncoder_Sum[]。Encoder 任务再用左右各自的距离换算系数得到：

左轮距离 = 左轮累计计数 × 左轮每计数距离
右轮距离 = 右轮累计计数 × 右轮每计数距离

工程为左右轮保留独立系数，而不是强迫两轮完全相同。这能容纳轮径、装配和传动差异。源码注释说明系数来自重复距离测试拟合，但当前文档没有原始测量表，因此只能标为“代码中已有标定结果”，不能进一步声称误差范围。

编码器层只提供测量，不决定任务目标。位置控制和循迹状态机读取这些数据后再生成目标速度，保持“测量”和“决策”分离。

只看平均速度会掩盖单轮故障。例如左轮堵转、右轮继续转动时，平均值可能仍非零。当前工程保留左右两套 RPM、累计计数、距离和 PID 状态，因此可以分别控制、分别限速，并要求双轮都满足停稳条件。

这种数据模型也支持差速转向：

左目标 RPM = 基础速度 - 转向修正
右目标 RPM = 基础速度 + 转向修正

如果只有一个平均反馈，左右不一致就无法被速度环分别补偿。

电机输出极性决定“正命令让轮子向哪转”，编码器极性决定“正向转动得到什么符号”。两者必须分别验证：

如果输出极性和反馈极性只有一个错误，闭环可能变成正反馈并迅速饱和。不能用调换 PID 正负号掩盖底层方向定义错误。

编码器 BSP 输出原始周期 RPM，不在 Motor_GetSpeed() 中做低通。实际速度滤波位于 SpeedPID_Update() 内部，这样底层保留原始测量，控制器可以维护自己的滤波状态。

调试时应同时观察：

只看滤波值可能隐藏脉冲抖动，只看原始值又可能误判控制器实际使用的反馈。