基于DSP的空间光通信APT运动控制箱设计

　　1 引言

　　空间光通信技术是当前研究的热点，可应用于众多领域，包括：低轨道卫星与高轨道卫星(LEO-GEO)通信、高轨道卫星与高轨道卫星(GEO-GEO)通信、低轨道卫星与低轨道卫星(LEO-LEO)通信、空间与地面的通信、深空探测、载人航天空间站通信等。尤其是近年来发展起来的星载合成孔径雷达、高清晰光学遥感图像等需要超大数据流传输的领域就更迫切地需要用光建立通信链路。

　　空间光通信的一个技术难点就是APT(Acquisition，Pointing and Tracking)系统的研究，该系统对实现空间通信链路的建立和维持起到关键性的作用。典型的APT系统主要由光学天线、图像处理单元和运动控制单元三部分组成。本文介绍的APT运动控制箱即是结合空间光通信的具体应用背景，采用模块化的设计思想，把APT系统中的运动控制部分封装成箱，既可作为电机控制系统单独使用，又可结合光学天线和图像处理单元实现整个APT系统的扫描和跟踪功能。

　　2运动控制箱总体设计

　　运动控制箱是以TMS320LF2407A(以下简称为DSP)为核心处理器。它是TI公司主推的一款16位定点DSP，适用于电机控制和其他嵌入式控制应用。该款DSP片上集成有脉宽调制(PWM)电路，可用于控制电机驱动器，并由电机驱动器控制电机运动。这是由于脉宽调制电路输出的PWM波驱动电流不能驱动电机运动，需加入驱动器增大电流。

　　为实现步进电机的二维控制，运动控制箱内包含两个步进电机驱动器SH20403。该驱动器专用于驱动二相步进电机，可提供高达3 A的驱动电流，具有8种可选的输出电流和7种可选择的细分模式，并具有高可靠性和低成本特性。运动控制箱内同时还包含一个128×64位图形液晶显示器T6963和一个16位键盘以提供友好人机界面。运动控制箱整体结构框图如图1所示。