基于ARM的空间光通信APT控制系统设计

空间光通信是以光波作为载波，在空间中进行信息无线传输的一种新型通信技术，其具有保密性高，抗干扰性强，通信速率高等优点，将会在卫星与卫星、卫星与地面控制站的无线通信领域发挥重要的作用，具有广阔的应用前景。但是由于光波波束窄，空间环境又比较复杂，而给通信链路的建立造成了极大的困难，所以对于空间光通信，必须先使用一套捕获、瞄准与跟踪(Acquisition，Pointing and Tracking，APT)系统来建立和维持光通信链路。嵌入式系统具有高性能、低功耗、低成本的优点，使其在运动控制上的应用具有很大优 【基于ARM的空间光通信APT控制系统设计】是一种针对空间光通信技术的应用方案，旨在解决光波束窄、空间环境复杂导致的通信链路建立难题。空间光通信利用光波作为信息载体，具有高度保密性、强抗干扰能力和高通信速率，尤其适合于卫星与卫星、卫星与地面控制站之间的无线通信。然而，建立并保持稳定的光通信链路需要一套专门的捕获、瞄准与跟踪（APT）系统。 嵌入式系统因其高性能、低功耗和低成本的特点，成为实现这一目标的理想选择。在本文中，核心控制芯片选用Philips公司的LPC2124，这是一款专为工业控制设计的ARM7TDMI-S CPU，具备丰富的外围设备，如UART、I2C、SPI、PWM、ADC等，能够满足APT控制系统的需求。LPC2124还配备了256KB的FLASH存储器和16KB的SRAM，无需额外扩展内存，简化了系统架构，增强了可靠性。 APT控制系统由多个模块组成，包括PWM脉冲控制和产生模块、RS 232串行通信接口模块、光电编码接口模块以及人机交互模块。其中，PWM模块根据接收到的光斑坐标值，通过算法计算控制电机的脉冲宽度，以驱动转台指向目标。光电编码器则用于反馈电机速度，确保转台运行稳定。人机交互模块通过LCD显示转台状态，键盘输入设定运行参数。 在硬件设计方面，除了LPC2124的电源电路、RS 232接口、JTAG接口、电机控制及驱动设计，还包括LCD显示器和键盘。电源电路采用LDO芯片LM1117MPX提供稳定电压。RS 232接口通过MAX3232进行电平转换。JTAG接口用于仿真调试。电机控制部分，通过设置LPC2124的PWM寄存器控制电机速度，DMD402驱动器则提供了多种运行模式。LCD显示器采用128×64点阵设计，增强人机交互性，而4×4矩阵键盘用于用户输入。 软件设计上，APT控制系统分为扫描、捕获和跟踪三个主要部分。系统启动后，首先进行初始化，显示用户界面并接收输入参数。然后，采用光栅螺旋扫描算法进行目标搜索，当捕获到信标光斑后，进入跟踪状态，持续调整转台以保持通信链路的稳定。 基于ARM的空间光通信APT控制系统通过精确的硬件设计和优化的软件算法，成功地解决了空间光通信中的定位和跟踪问题，为未来卫星通信提供了高效可靠的解决方案。