1 引言
　　空間光通信技術(shù)是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，可應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，包括：低軌道衛(wèi)星與高軌道衛(wèi)星（LEO-GEO）通信、高軌道衛(wèi)星與高軌道衛(wèi)星（GEO-GEO）通信、低軌道衛(wèi)星與低軌道衛(wèi)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(fā)展起來的星載合成孔徑雷達(dá)、高清晰光學(xué)遙感圖像等需要超大數(shù)據(jù)流傳輸?shù)念I(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(tǒng)的研究，該系統(tǒng)對實(shí)現(xiàn)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(tǒng)主要由光學(xué)天線、圖像處理單元和運(yùn)動控制單元三部分組成。本文介紹的APT運(yùn)動控制箱即是結(jié)合空間光通信的具體應(yīng)用背景，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，把APT系統(tǒng)中的運(yùn)動控制部分封裝成箱，既可作為電機(jī)控制系統(tǒng)單獨(dú)使用，又可結(jié)合光學(xué)天線和圖像處理單元實(shí)現(xiàn)整個(gè)APT系統(tǒng)的掃描和跟蹤功能。
　　2 運(yùn)動控制箱總體設(shè)計(jì)
　　運(yùn)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(diǎn)DSP，適用于電機(jī)控制和其他嵌入式控制應(yīng)用。該款DSP片上集成有脈寬調(diào)制（PWM）電路，可用于控制電機(jī)驅(qū)動器，并由電機(jī)驅(qū)動器控制電機(jī)運(yùn)動。這是由于脈寬調(diào)制電路輸出的PWM波驅(qū)動電流不能驅(qū)動電機(jī)運(yùn)動，需加入驅(qū)動器增大電流。
　　為實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的二維控制，運(yùn)動控制箱內(nèi)包含兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器SH20403。該驅(qū)動器專用于驅(qū)動二相步進(jìn)電機(jī)，可提供高達(dá)3 A的驅(qū)動電流，具有8種可選的輸出電流和7種可選擇的細(xì)分模式，并具有高可靠性和低成本特性。運(yùn)動控制箱內(nèi)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位鍵盤以提供友好人機(jī)界面。運(yùn)動控制箱整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
　　
　　3 運(yùn)動控制箱硬件設(shè)計(jì)
　　控制核心選用Study-2407A EVM板，與運(yùn)動控制箱相關(guān)核心電路主要包含兩部分。
　　3.1 串口通信硬件設(shè)計(jì)
　　DSP內(nèi)部包含串行通信接口SCI模塊，通過該模塊的接口電路即可完成串口通信的硬件設(shè)計(jì)。其硬件電路如圖2所示。
　　
　　接口器件選用Maxim公司的MAX232。該器件主要用于串口通信的接口電路設(shè)計(jì)。圖中，TX_232，RX_232分別為上位機(jī)的發(fā)送端口和接收端口。為了保證上位機(jī)與下位機(jī)的通信，串口通信的雙方TX，RX信號必須反接。上位機(jī)TX_232端口連至DSP的SCIRXD端口。DSP的SCITXD端口經(jīng)MAX232輸出至上位機(jī)RX_232端口。
　　3.2圖形液晶擴(kuò)展接口設(shè)計(jì)
　　針對圖形液晶顯示器T6963設(shè)計(jì)擴(kuò)展接口。該接口的數(shù)據(jù)線都經(jīng)74LS245緩沖。讀信號和寫信號與DSP直接相連，片選端口CS與C／D通過DSP的I／O端口控制，這兩個(gè)I／O端口分別為IOPF4和IOPF5。液晶亮度則通過電位器調(diào)節(jié)。圖3是圖形液晶擴(kuò)展接口電路。