ESM7000是英创基于i.MX7D处理器开发的低功耗高性能工控主板，支持双网口、6串口、双CAN总线接口、PCIe、ISA总线等丰富的通讯接口，支持18-bit并行RGB或LVDS显示接口。主CPU i.MX7D是NXP推出的异构多核处理器，配置了主频高达1GHz的ARM Cortex-A7双核和一颗运行速度240MHz、带硬件浮点运算的ARM Cortex-M4内核。Linux系统在Cortex-A7核心上运行，对于一些实时性要求极高的应用，Linux系统可能无法满足对中断事件的及时响应，而且频繁的中断响应也会大大的降低操作系统性能。对这类应用场合就可充分利用i.MX7D异构多核结构，由高性能的Cortex-A7（Linux系统）完成人机交互、数据处理、通讯管理等复杂运算，而对于实时的数据采集、高速的中断事件响应等实时任务交由Cotex-M4完成。

旋转编码器是工业领域最常见的传感器之一，通过对编码器输出的A/B脉冲信号个数及相位的识别，就可以得到精确的转速或位置信息。以欧姆龙的E6B2系列旋转编码器为例，当编码器分辨率200个脉冲/转，每分钟旋转3000转时，编码器输出脉冲频率为10KHz，如果将编码器分辨率提高到2000个脉冲/转，则编码器输出脉冲频率为100KHz。对于高分辨率旋转编码器的支持，通常需要SOC内部具有专门针对编码器硬件的硬件脉冲计数器，或通过独立的单片机来实现。

对于ESM7000工控主板，主CPU i.MX7D内部没有专门的硬件脉冲计数器，但我们可充分利用ESM7000的异构CPU结构，由i.MX7D内的Cortex-M4 来对编码器脉冲信号进行解析和计算，而Linux系统只需要直接从M4处获取计算结果即可。这样就将高速中断的响应和处理全部交给了M4，Linux系统几乎没有任何负载。我们在M4上运行了FreeRTOS操作系统，具有很高的实时性，根据实际测试可以满足同时两路100KHz频率的脉冲输入。在Linux侧设计了相应的驱动程序和提供相应的驱动程序API，为客户外接高分辨率旋转编码器提供了一种快速低成本的解决方案。

接口硬件说明

下面是欧姆龙旋转编码器E6B2-CWZ1X输出的脉冲信号，对于速度或位置监测，只需要接入A相和B相信号，如果选择接入`A /`B相，只需要在软件设置中将初始电平极性设置为1(高电平)即可。

上图的左边是A、B相在编码器顺时针方向旋转时的波形，其特点是A相脉冲超前B相脉冲90°相位。而图的右边是编码器逆时针旋转时的波形，此时B相超前A相90°相位。

ESM7000的GPIO仅支持3.3V TTL电平信号输入，旋转编码器的脉冲信号通常需要经过隔离及电平转换电路后，才能接入ESM7000的相应管脚。ESM7000支持两路旋转编码器对应的管脚如下：

编码器	编码器信号	ESM7000管脚	简要说明
旋转编码器1		GPIO18	支持最高100KHz脉冲输入，3.3V TTL电平
		GPIO19
旋转编码器2		GPIO20
		GPIO21

接口软件说明

在ESM7000的Linux系统中，可以通过RPMsg和Crotex-M4进行通讯来获取相关的信息，关于RPMsg的介绍可以参考《ESM7000异构CPU实时应用之二基于rpmsg的通讯机制》。为了方便使用，英创公司以字符设备的方式提供了相应的驱动文件，加载后会在/dev目录下生成em_rpmsg_rot0和em_rpmsg_rot1两个设备节点，分别对应两路旋转编码器的硬件接口。在驱动中会通过RPMsg和Crotex-M4进行通信以及数据的处理，但对于用户来说是不需要关心的，直接使用标准的字符设备操作函数即可。驱动会将用户程序对设备的操作通过RPMsg发送给Crotex-M4，然后由Crotex-M4实际对硬件执行对应的操作，如下图所示：

驱动文件在系统启动完成后会自动加载，如下图：

可以看到在/dev目录下会生成相应的设备节点，按照字符设备的操作操作流程，首先需要调用open函数打开设备节点，成功后会就返回句柄：

int fd;  
  
fd = open("/dev/em_rpmsg_rot1", O_RDWR);  
if(fd < 0) {  
      printf("open device failed!\n");  
      return fd;  
}

通过返回的句柄，就可以调用write和read函数来操作设备了，我们使用write函数用于设置旋转编码器的采集，我们一共定义了五种操作，分别是设置正极性，设置负极性，开始，停止以及复位。具体定义以及通过write函数设置的代码如下：

#define ROT_POL_NEGATIVE     0        //负极性，初始电平为低  
#define ROT_POL_POSITIVE     1        //正极性，初始电平为高  
#define ROT_START            2        //启动旋转编码器采集  
#define ROT_RESET            3        //复位计数  
#define ROT_STOP             4        //停止旋转编码器采集  
  
int cmd;  
  
//设置负极性    
cmd = ROT_POL_NEGATIVE;    
ret = write(fd, &cmd, sizeof(cmd));    
if(ret < 0) {    
      printf("write cmd failed!\n");    
}    
        
//启动    
cmd = ROT_START;    
ret = write(fd, &cmd, sizeof(cmd));    
if(ret < 0) {    
      printf("write cmd failed!\n");    
}

当启动了旋转编码器之后，程序中可以通过read函数来读取当前的计数值，计数值为一个整型数据，正负代表方向。根据计数值，根据实际应用的不同就可以计算出位置，角度等数据。

int val;  
  
//读取计数值，计数值为一个整型数据，正负代表方向  
ret = read(fd, &val, sizeof(int));  
if(ret < 0) {  
      printf("read cmd failed!\n");  
}  
printf("val = %d\n", val);

本文中仅通过旋转编码器来获取位置信息，同样的方法也可用来实现对转速的监控，感兴趣的客户，可以和英创的工程师联系，索取完整的测试代码。