基于DSP的空間光通信APT運動控制箱設(shè)計

　　1 引言

　　空間光通信技術(shù)是當(dāng)前研究的熱點，可應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，包括：低軌道衛(wèi)星與高軌道衛(wèi)星(LEO-GEO)通信、高軌道衛(wèi)星與高軌道衛(wèi)星(GEO-GEO)通信、低軌道衛(wèi)星與低軌道衛(wèi)星(LEO-LEO)通信、空間與地面的通信、深空探測、載人航天空間站通信等。尤其是近年來發(fā)展起來的星載合成孔徑雷達(dá)、高清晰光學(xué)遙感圖像等需要超大數(shù)據(jù)流傳輸?shù)念I(lǐng)域就更迫切地需要用光建立通信鏈路。

　　空間光通信的一個技術(shù)難點就是APT(Acquisition，Pointing and Tracking)系統(tǒng)的研究，該系統(tǒng)對實現(xiàn)空間通信鏈路的建立和維持起到關(guān)鍵性的作用。典型的APT系統(tǒng)主要由光學(xué)天線、圖像處理單元和運動控制單元三部分組成。本文介紹的APT運動控制箱即是結(jié)合空間光通信的具體應(yīng)用背景，采用模塊化的設(shè)計思想，把APT系統(tǒng)中的運動控制部分封裝成箱，既可作為電機(jī)控制系統(tǒng)單獨使用，又可結(jié)合光學(xué)天線和圖像處理單元實現(xiàn)整個APT系統(tǒng)的掃描和跟蹤功能。

　　2運動控制箱總體設(shè)計

　　運動控制箱是以TMS320LF2407A(以下簡稱為DSP)為核心處理器。它是TI公司主推的一款16位定點DSP，適用于電機(jī)控制和其他嵌入式控制應(yīng)用。該款DSP片上集成有脈寬調(diào)制(PWM)電路，可用于控制電機(jī)驅(qū)動器，并由電機(jī)驅(qū)動器控制電機(jī)運動。這是由于脈寬調(diào)制電路輸出的PWM波驅(qū)動電流不能驅(qū)動電機(jī)運動，需加入驅(qū)動器增大電流。

　　為實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的二維控制，運動控制箱內(nèi)包含兩個步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器SH20403。該驅(qū)動器專用于驅(qū)動二相步進(jìn)電機(jī)，可提供高達(dá)3 A的驅(qū)動電流，具有8種可選的輸出電流和7種可選擇的細(xì)分模式，并具有高可靠性和低成本特性。運動控制箱內(nèi)同時還包含一個128×64位圖形液晶顯示器T6963和一個16位鍵盤以提供友好人機(jī)界面。運動控制箱整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。