基于DSP的空間光通信APT運動控制箱設計

　　1 引言

　　空間光通信技術是當前研究的熱點，可應用于眾多領域，包括：低軌道衛星與高軌道衛星(LEO-GEO)通信、高軌道衛星與高軌道衛星(GEO-GEO)通信、低軌道衛星與低軌道衛星(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。尤其是近年來發展起來的星載合成孔徑雷達、高清晰光學遙感圖像等需要超大數據流傳輸的領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難點就是APT(Acquisition，Pointing and Tracking)系統的研究，該系統對實現空間通信鏈路的建立和維持起到關鍵性的作用。典型的APT系統主要由光學天線、圖像處理單元和運動控制單元三部分組成。本文介紹的APT運動控制箱即是結合空間光通信的具體應用背景，采用模塊化的設計思想，把APT系統中的運動控制部分封裝成箱，既可作為電機控制系統單獨使用，又可結合光學天線和圖像處理單元實現整個APT系統的掃描和跟蹤功能。

　　2運動控制箱總體設計

　　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，適用于電機控制和其他嵌入式控制應用。該款DSP片上集成有脈寬調制(PWM)電路，可用于控制電機驅動器，并由電機驅動器控制電機運動。這是由于脈寬調制電路輸出的PWM波驅動電流不能驅動電機運動，需加入驅動器增大電流。

　　為實現步進電機的二維控制，運動控制箱內包含兩個步進電機驅動器SH20403。該驅動器專用于驅動二相步進電機，可提供高達3 A的驅動電流，具有8種可選的輸出電流和7種可選擇的細分模式，并具有高可靠性和低成本特性。運動控制箱內同時還包含一個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界面。運動控制箱整體結構框圖如圖1所示。