基于ARM的APT控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
空間光通信是以光波作為載波,在空間中進(jìn)行信息無(wú)線傳輸?shù)囊环N新型通信技術(shù),其具有保密性高,抗干擾性強(qiáng),通信速率高等優(yōu)點(diǎn),將會(huì)在衛(wèi)星與衛(wèi)星、衛(wèi)星與地面控制站的無(wú)線通信領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用,具有廣闊的應(yīng)用前景。但是由于光波波束窄,空間環(huán)境又比較復(fù)雜,而給通信鏈路的建立造成了極大的困難,所以對(duì)于空間光通信,必須先使用一套捕獲、瞄準(zhǔn)與跟蹤(Acquisition,Pointing and Tracking,APT)系統(tǒng)來(lái)建立和維持光通信鏈路。嵌入式系統(tǒng)具有高性能、低功耗、低成本的優(yōu)點(diǎn),使其在運(yùn)動(dòng)控制上的應(yīng)用具有很大優(yōu)勢(shì),以ARM嵌入式處理器為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。針對(duì)目前衛(wèi)星通信終端必須具有高實(shí)時(shí)性、高集成度、低功耗、體積小和重量輕等一系列特點(diǎn),提出一種基于ARM 7嵌入式處理器為核心的APT控制系統(tǒng)。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/150130.htm1 APT控制系統(tǒng)組成
APT控制系統(tǒng)由PWM脈沖控制和產(chǎn)生模塊、RS 232串行通信接口模塊、光電編碼接口模塊及人機(jī)交互模塊組成,系統(tǒng)框圖如圖1所示。
核心控制芯片選用Philips公司生產(chǎn)的專用工業(yè)控制ARM芯片LPC2124。先由串口接收到由信標(biāo)光圖像處理部分得到的光斑坐標(biāo)值,通過(guò)位置跟蹤算法計(jì)算出輸出,PWM的控制量值,再由PWM產(chǎn)生模塊送出PWM脈沖到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī),最終帶動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)指向目標(biāo)位置。光電編碼器反饋回電機(jī)的速度信息到處理器,運(yùn)用相應(yīng)的控制算法可以將轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)行速度穩(wěn)定在設(shè)定值,防止電機(jī)因速度不穩(wěn)定而擾動(dòng)。在控制過(guò)程中,轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)行狀態(tài)、速度和位置等信息皆可由LCD顯示,轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)行速度、掃描步長(zhǎng)等由鍵盤輸入設(shè)定。
2 硬件設(shè)計(jì)
2.1 LPC2124處理器簡(jiǎn)介
LPC2124是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的32位ARM7TDMI-S CPU,是世界首款可加密的ARM芯片,并帶有256 KWord嵌入的高速FLASH存儲(chǔ)器和16 KB的SRAM,完全能滿足系統(tǒng)存儲(chǔ)空間的要求,故不需要外加存儲(chǔ)擴(kuò)展,使系統(tǒng)更為簡(jiǎn)單、可靠。內(nèi)部具有UART,硬件I2C,SPI,PWM,ADC,定時(shí)器和比較捕獲單元等眾多應(yīng)用部件,功能十分強(qiáng)大,遠(yuǎn)遠(yuǎn)能滿足APT控制系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)要求。3.3 V和1.8 V供電電壓可使系統(tǒng)保持低功耗,128位寬度的存儲(chǔ)器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)可使32位代碼在最大時(shí)鐘速率下運(yùn)行,提高了代碼運(yùn)行速度,獨(dú)特的16位Thumb模式可使代碼規(guī)模的降低超過(guò)30%,而系統(tǒng)的性能損失卻很小,提高了代碼的運(yùn)行效率,大大降低了程序的優(yōu)化難度。特別適用于工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)和訪問(wèn)控制系統(tǒng)。
2.2 電源電路
LPC2124的內(nèi)核及片內(nèi)外設(shè)供電電壓為1.8 V,I/O口所需電壓為3.3 V,而整個(gè)數(shù)字電路的供電電源為5 V,且通過(guò)78M05將電源5 V穩(wěn)壓,故選用了LDO芯片LM1117MPX-3.3和LM1117MPX-1.8穩(wěn)壓輸出3.3 V及1.8 V電壓,其電路如圖2所示。
2.3 RS 232接口模塊
通過(guò)串口獲取光斑的坐標(biāo)值,由于系統(tǒng)芯片是3.3 V系統(tǒng),所以使用MAX 3232進(jìn)行RS 232電平轉(zhuǎn)換,其電路原理圖如圖3所示。
通過(guò)設(shè)置LPC2124控制寄存器U0LCR,UODLM和U0DLL來(lái)設(shè)置工作模式及波特率。
評(píng)論