基于DSP的空間光通信APT運動(dòng)控制箱設計

　　1 引言

　　空間光通信技術(shù)是當前研究的熱點(diǎn)，可應用于眾多領(lǐng)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(lái)發(fā)展起來(lái)的星載合成孔徑雷達、高清晰光學(xué)遙感圖像等需要超大數據流傳輸的領(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(gè)技術(shù)難點(diǎn)就是APT(Acquisition，Pointing and Tracking)系統的研究，該系統對實(shí)現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系統主要由光學(xué)天線(xiàn)、圖像處理單元和運動(dòng)控制單元三部分組成。本文介紹的APT運動(dòng)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(dòng)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(xué)天線(xiàn)和圖像處理單元實(shí)現整個(gè)APT系統的掃描和跟蹤功能。

　　2運動(dòng)控制箱總體設計

　　運動(dòng)控制箱是以TMS320LF2407A(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為DSP)為核心處理器。它是TI公司主推的一款16位定點(diǎn)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(dòng)器，并由電機驅動(dòng)器控制電機運動(dòng)。這是由于脈寬調制電路輸出的PWM波驅動(dòng)電流不能驅動(dòng)電機運動(dòng)，需加入驅動(dòng)器增大電流。

　　為實(shí)現步進(jìn)電機的二維控制，運動(dòng)控制箱內包含兩個(gè)步進(jìn)電機驅動(dòng)器SH20403。該驅動(dòng)器專(zhuān)用于驅動(dòng)二相步進(jìn)電機，可提供高達3 A的驅動(dòng)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(dòng)控制箱內同時(shí)還包含一個(gè)128×64位圖形液晶顯示器T6963和一個(gè)16位鍵盤(pán)以提供友好人機界面。運動(dòng)控制箱整體結構框圖如圖1所示。