基于TMS320DM642在移动平台ATP技术中的应用

1 引言

空间光通信采用激光作为载波。与传统微波通信相比，空间光通信具有传输容量大、方向性强、传输速率大、保密性好等优点，在卫星和航空航天等大容量通信方面具有巨大的应用前景。但由于激光具有波束窄、发散角小的特点，空间太阳、月亮等星体背景光的干扰，加之远距离通信信道对光信号的极大衰减等因素，因而空间光通信能够快速实现卫星、飞机等空间移动平台的捕获、跟踪和瞄准(Acquisition，Track—ing，Pointing，简称ATP)，并建立稳定而有效的通信链路。因此，介绍了一种基于DSP的移动平台ATP技术的应用设计。

2 系统硬件设计

2．1 ATP系统架构

为了模拟实验空间移动平台ATP过程，设计一套地面模拟ATP系统。整个系统分为图像处理模块、电机控制及驱动模块、二轴电控转动平台、光学系统等，如图1所示。图像处理模块核心是图像处理器件。采用TMS320DM64(简称DM642)作为图像处理器，该器件是TI公司推出的一款针对多媒体处理应用的高性能定点DSP器件，它具有C64X内核，指令集与(264X全面兼容，其内部工作时钟达600 MHz，指令执行速度高达4 000~4 800 MI/s，它拥有3个独立配置的视频端口，可独立配置为视频采集或显示端口，采用EDMA方式快速地在存储器与视频端口之间传输视频信号，另外DM642还拥有多路音频端口(McASP0)，32位主机接口(HPI)，PCI总线接口，16位通用I／O端口(GPIO)，3个定时器以及I2C总线模块。DM642对CCD采集的图像信号进行图像处理和分析，判断信标光是否进入视场，并利用灰度直方图算法计算目标与背景间的阈值，再利用质心算法得出信标光坐标，并将信息实时传输给电机控制部分。

电机控制器采用专门用于工业控制的LPC2114ARM及其外围电路。LPC211ARM采用ARM7TDMI—S核技术，采用RISC指令，流水线执行结构，嵌入式操作系统移植性强。根据DSP处理后的信息调整载有CCD的二轴电控转动平台。

电机驱动器采用新型的双极性恒流斩波驱动技术，光电隔离信号输入，自动半流，可设置最大2 A电流和最大125级细分，振动和噪声小。

二轴电控转动平台按照水平和俯仰两个方向转动，其水平方向无最大角度限制，而俯仰方向接近360°，通过ARM控制器实现该转动平台的方位和俯仰角的精密转动。驱动器为最大值128细分时，其方位和俯仰角的转角精度达2．725μrad和1．635μrad。

光学系统由信标光发射和CCD接收部分组成。CCD有效像素为582(H)×512(V)，像素尺寸为8．25(H)μm×7．03(V)μm，接收灵敏度为0．005勒克斯，CCD的视场角为3°x3°。CCD安装于二轴电控转动平台，相当于光学天线，用于接收光信号，通过ARM电机控制实现CCD的全空间扫描和信标光接收。信标光置于单片机控制的小车，模拟实现空间移动平台的运动。